GPS定位信号C/A码和P码

时间:2015-03-23     点击:加载中   【打印此页】  【关闭

  C/A 码和P 码作为GPS 的测距码,其码序列的结构和规律都比较复杂,这里不作详细介 绍,只简单说明这两种测距码的性质和基本特点。

  C/A 码是由两个十级反馈移位寄存器的输出信号相组合而产生的。在频率为f1=f0/10=1.023MHz 钟脉冲的驱动下,这两个寄存器分别产生码长Nu=1 023,周期Tu=1ms 的两组 码序列G1(t)和G2(t)。C/A 码就是这两组码序列G1(t)和G2(t)模二相加形成的gold 码,可表示 为: G(t)=G1(t)G2i[t+i(10tu)]

  其中i 决定了G1(t)和G2i(t)之间的相位偏移量,tu 表示C/A 码元周期,共有1 023 个不同 的相位偏移i,因此有1 023 个不同的码。实际应用中,仅选择G2(t)序列延迟中某个区段的 码元序列,形成36 个互异的C/A 码。

  经过不同的组合计算,产生结构相异的C/A 码,不同的GPS 卫星使用不同的C/A 码。 这些C/A 码虽然结构不同,但基本特征参数是一致的。

  码长Nu=210-1=1 023 码元

  码元周期tu≈0.977 52μs(相应距离为293.1m)

  周期Tu=1ms

  数码率=1.023Mbit/s

  由于C/A 码的码长较短,容易捕获,且能通过C/A 码提供的信息方便地捕获P 码,故 C/A 码又称捕获码。

  C/A 码的码元宽度(码元周期或相应距离)较大,假如码序列的对齐误差为码元宽度的 1/100,则相应的测距误差为2.9m。这一点类似于前面提到的脉冲式测距仪的脉冲周期,脉 冲周期越短,相应的脉冲测时精度越高。

  P 码产生的基本原理与C/A 码相似,它的发生电路,是由两个十二级反馈移位寄存器构 成。在频率f2=f0=10.23MHz 钟脉冲的驱动下,这两个寄存器产生的两组码序列X1(t)和X2(t), 这两组码序列X1(t)和X2(t)模二相加形成P 码,即:X(t)=X1(t)X2i [t-itu]

  其中,i 为1~37 之间的一个整数,tu 表示P 码元周期,这样就产生37 个互异的P 码相 位。其中32 个分给不同的卫星使用,5 个部分给地面监控系统使用。由于P 码的码长极其冗 长,需要267 天才重复一次。因此,实际应用中P 码序列每个星期被重置,P 码的实际长度 为7 天,每颗卫星使用相位相异的P 码序列,结构虽不同但周期都是7 天,码长约6.19×1012 码元。

  虽然P 码已经被“分割”成周期为7 天的码序列,但如果逐个码元进行搜索和对齐,解 码时间尤嫌太长。因此,实际应用中通常是先捕获C/A 码,再根据导航电文中提供的信息来 确认当前P 码信号在整个码序列中的位置。

  码长Nu≈2.35×1014 码元

  码元周期tu≈0.097 752μs(相应距离为29.3m)

  周期Tu≈267 天

  数码率=10.23Mbit/s

  P 码的频率更高,码元单位周期较小,假如码序列的对齐误差为码元宽度的1/100,则相 应的测距误差为0.29m。这个误差仅为C/A 码的1/10,故P 码又称精码。

  A-S 技术实施以后,将P 码与W 码模二相加,便可加密为Y 码。W 码是低码率的加密 码,加密后的P 码其码元结构发生了改变,造成非特许用户无法解码或进行信号间差分。A-S 技术目前已经实施,还没有迹象表明何时会中止。

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