卫星导航系统信号
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接收机分类（载波频率）
单频接收机：单频接收机只能接收L1载波信号 ，不能消除电离层误差;
双频接收机：双频接收机可以同时接收L1、 L2载波信号。利用不同频率对电离层延迟的差 别，可以消除电离层延迟的影响 。
•单频接收机
•双频接收机
GPS系统组成及各部分作用
接收机分类（通道数）
➢ 多通道接收机 ➢ 序贯通道接收机 ➢ 多路多用通道接收机
卫星导航系统信号
GPS系统组成及各部分作用
卫星
地面监控系 统
用户
GPS系统组成及各部分作用
GPS卫星轨道和星座 星座基本参数： 卫星数（颗） 轨道数（个） 倾角 轨道平面间距 运行周期 卫星轨道高度（km）
21+3 6 55° 60° 11h58min 20200
•GPS卫星星座
GPS系统组成及各部分作用
•Hawaii
•Cape Canaveral
•Ascension Is.
•Diego Garcia
•Kwajalein Atoll
•主控站
•监测站
•注入站
GPS系统组成及各部分作用
➢ 主控站:管理、协调地面监控系统各部分的工作，收集各 监测站的数据，编制导航电文，送往注入站将卫星星历 注入卫星，监控卫星状态，向卫星发送控制指 令；卫星 维护与异常情况的处理。 地点：美国科罗拉多州法尔孔空军基地。
GPS卫星信号
•0 1 1 1
GPS卫星信号
•Carrier •wave
•C/A and •Data stream
•Carrier •and data
•1 data bit ••12m0sms
GPS卫星信号
GPS卫星信号
GPS卫星信号
GPS卫星信号
C/A码自相关
GPS卫星信号
C/A码互相关
•内置SiRF第三代20 通道高灵敏度接收机
GPS系统组成及各部分作用
接收机分类（工作原理）
码相关型接收机：利用码相关技术得到伪距观测 值 ；
平方型接收机：利用载波信号的平方技术去掉调制信 号，来恢复完整的载波信号，通过相位计测定接收机 内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差 ，测定伪距观测值；
➢ 监测站:接收卫星数据，采集气象信息，实时监测卫 星 ，并将收集到的数据传送给主控站。 地点：夏威夷、科罗拉多州法尔孔空军基地、阿松森群 岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）、卡瓦加兰（太 平洋）。
➢ 注入站:将导航电文注入GPS卫星。 地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度 洋 ）、卡瓦加兰 （太平洋）。
•GPS星座的卫星分布
GPS系统组成及各部分作用
•GPS卫星24小时的运行轨道图
GPS系统组成及各部分作用
可见卫星数量
GPS系统组成及各部分作用
➢GPS卫星作用
▪ 接收、存储导航电文 ▪ 生成并发送用于导航定位的信号 ▪ 接受地面指令，进行相应操作 ▪ 其他特殊用途
➢主要设备
▪ 太阳能电池板 ▪ 原子钟 ▪ 信号生成与发射装置
GPS系统组成及各部分作用
用户设备 GPS接收机
•Trimble GPS Patch Antenna
GPS系统组成及各部分作用
接收机分类（用途）
车载型——用于车辆导航定位； 航海型——用于船舶导航定位； 航空型——用于飞机导航定位; 星载型——用于卫星导航定位; 测地型——用于大地测量。
GPS系统组成及各部分作用
抗白噪声干扰 抗窄带干扰
GPS卫星信号
•Incoming •code
•Generated •code
•Correlation •0 1 2 3 4 5 6 7
SA和AS
SPS与PPS
SPS ： 标准定位服务，使用C/A码，民用 PPS ：精密定位服务，可使用P码，军用
SA(Selective Availability )
GPS卫星信号
C/A码（Coarse/Acquisition Code） 由M序列优选对组合码形成的Gold码（G码 ） 码率：1.023MHz； 周期：1ms； 1周期含码元数：1023； 码元宽度：293.05m； 仅被调制在L1上； 码长很短，可以在一秒钟搜索一千次，所以 C/A码除了用于捕获卫星信号和提供伪距观
GPS卫星信号
•C/A码产生
GPS卫星信号
P码（Precise Code）
由两组12级反馈移位寄存器产生； 码率：10.23MHz； 周期：7天； 1周期含码元数：6187104000000； 码元宽度：29.30m； 被调制在L1和L2上。
•带宽是扩频码 频率的2倍
•C/A码和P码的频谱
GPS卫星信号
GPS系统组成及各部分作用
GPS系统组成及各部分作用
GPS系统组成及各部分作用
GPS系统组成及各部分作用
GPS系统组成及各部分作用
GPS地面监控系统
•空间段
•监测站
主控站：1个; 统。
•主控站
•注入站
监测站：6个;注入站：4个; 通讯与辅助系
GPS系统组成及各部分作用
•US Space Command
选择可用性（Selective Availability ）：人为降低普通 用户的测量精度。
方法 • ε技术：轨道加绕（长周期，慢变化） • δ技术：星钟加绕（高频抖动，短周期，快变化）
AS (Anti-Spoofing)
反电子欺骗：P码加密，P+W＝Y
•美国政府于1991年7月1日实施SA技术，2000年5月2日解除
混合型接收机：综合上述两种接收机的优点，既可以 得到码相位伪距，也可以得到载波相位观测值；
干涉型接收机：将GPS卫星作为射电源，采用干涉测 量方法，测定两个测站间距离。
GPS系统组成及各部分作用
GPS接收机基本结构
GPS卫星信号
GPS信号包括三种信号分量：载波、测距码和数据码 (导航电文)。时钟频率 f0 =10.23MHz，利用频率综合器产 生所需要的频率。
•GPS信号构成
GPS卫星信号
➢ 载波 ▪ 可运载调制信号的高频振荡波
•L1
•C/A
•
•L2
•P1
•D •P2
•D
▪ L1，L2
➢ 测距码
▪ 用于测定从卫星至接收机间距离的二进制码
▪ C/A码（目前只被调制在L1上），P(Y)码（被分别调制 在L1和L2上）
➢ 导航电文
▪ 由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星空间位置、工作 状Leabharlann Baidu、卫星钟修正参数和电离层改正参数等重要数据 的二进制码，也被称为数据码（D码）
单频接收机：单频接收机只能接收L1载波信号 ，不能消除电离层误差;
双频接收机：双频接收机可以同时接收L1、 L2载波信号。利用不同频率对电离层延迟的差 别，可以消除电离层延迟的影响 。
•单频接收机
•双频接收机
GPS系统组成及各部分作用
接收机分类（通道数）
➢ 多通道接收机 ➢ 序贯通道接收机 ➢ 多路多用通道接收机
卫星导航系统信号
GPS系统组成及各部分作用
卫星
地面监控系 统
用户
GPS系统组成及各部分作用
GPS卫星轨道和星座 星座基本参数： 卫星数（颗） 轨道数（个） 倾角 轨道平面间距 运行周期 卫星轨道高度（km）
21+3 6 55° 60° 11h58min 20200
•GPS卫星星座
GPS系统组成及各部分作用
•Hawaii
•Cape Canaveral
•Ascension Is.
•Diego Garcia
•Kwajalein Atoll
•主控站
•监测站
•注入站
GPS系统组成及各部分作用
➢ 主控站:管理、协调地面监控系统各部分的工作，收集各 监测站的数据，编制导航电文，送往注入站将卫星星历 注入卫星，监控卫星状态，向卫星发送控制指 令；卫星 维护与异常情况的处理。 地点：美国科罗拉多州法尔孔空军基地。
GPS卫星信号
•0 1 1 1
GPS卫星信号
•Carrier •wave
•C/A and •Data stream
•Carrier •and data
•1 data bit ••12m0sms
GPS卫星信号
GPS卫星信号
GPS卫星信号
GPS卫星信号
C/A码自相关
GPS卫星信号
C/A码互相关
•内置SiRF第三代20 通道高灵敏度接收机
GPS系统组成及各部分作用
接收机分类（工作原理）
码相关型接收机：利用码相关技术得到伪距观测 值 ；
平方型接收机：利用载波信号的平方技术去掉调制信 号，来恢复完整的载波信号，通过相位计测定接收机 内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差 ，测定伪距观测值；
➢ 监测站:接收卫星数据，采集气象信息，实时监测卫 星 ，并将收集到的数据传送给主控站。 地点：夏威夷、科罗拉多州法尔孔空军基地、阿松森群 岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）、卡瓦加兰（太 平洋）。
➢ 注入站:将导航电文注入GPS卫星。 地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度 洋 ）、卡瓦加兰 （太平洋）。
•GPS星座的卫星分布
GPS系统组成及各部分作用
•GPS卫星24小时的运行轨道图
GPS系统组成及各部分作用
可见卫星数量
GPS系统组成及各部分作用
➢GPS卫星作用
▪ 接收、存储导航电文 ▪ 生成并发送用于导航定位的信号 ▪ 接受地面指令，进行相应操作 ▪ 其他特殊用途
➢主要设备
▪ 太阳能电池板 ▪ 原子钟 ▪ 信号生成与发射装置
GPS系统组成及各部分作用
用户设备 GPS接收机
•Trimble GPS Patch Antenna
GPS系统组成及各部分作用
接收机分类（用途）
车载型——用于车辆导航定位； 航海型——用于船舶导航定位； 航空型——用于飞机导航定位; 星载型——用于卫星导航定位; 测地型——用于大地测量。
GPS系统组成及各部分作用
抗白噪声干扰 抗窄带干扰
GPS卫星信号
•Incoming •code
•Generated •code
•Correlation •0 1 2 3 4 5 6 7
SA和AS
SPS与PPS
SPS ： 标准定位服务，使用C/A码，民用 PPS ：精密定位服务，可使用P码，军用
SA(Selective Availability )
GPS卫星信号
C/A码（Coarse/Acquisition Code） 由M序列优选对组合码形成的Gold码（G码 ） 码率：1.023MHz； 周期：1ms； 1周期含码元数：1023； 码元宽度：293.05m； 仅被调制在L1上； 码长很短，可以在一秒钟搜索一千次，所以 C/A码除了用于捕获卫星信号和提供伪距观
GPS卫星信号
•C/A码产生
GPS卫星信号
P码（Precise Code）
由两组12级反馈移位寄存器产生； 码率：10.23MHz； 周期：7天； 1周期含码元数：6187104000000； 码元宽度：29.30m； 被调制在L1和L2上。
•带宽是扩频码 频率的2倍
•C/A码和P码的频谱
GPS卫星信号
GPS系统组成及各部分作用
GPS系统组成及各部分作用
GPS系统组成及各部分作用
GPS系统组成及各部分作用
GPS系统组成及各部分作用
GPS地面监控系统
•空间段
•监测站
主控站：1个; 统。
•主控站
•注入站
监测站：6个;注入站：4个; 通讯与辅助系
GPS系统组成及各部分作用
•US Space Command
选择可用性（Selective Availability ）：人为降低普通 用户的测量精度。
方法 • ε技术：轨道加绕（长周期，慢变化） • δ技术：星钟加绕（高频抖动，短周期，快变化）
AS (Anti-Spoofing)
反电子欺骗：P码加密，P+W＝Y
•美国政府于1991年7月1日实施SA技术，2000年5月2日解除
混合型接收机：综合上述两种接收机的优点，既可以 得到码相位伪距，也可以得到载波相位观测值；
干涉型接收机：将GPS卫星作为射电源，采用干涉测 量方法，测定两个测站间距离。
GPS系统组成及各部分作用
GPS接收机基本结构
GPS卫星信号
GPS信号包括三种信号分量：载波、测距码和数据码 (导航电文)。时钟频率 f0 =10.23MHz，利用频率综合器产 生所需要的频率。
•GPS信号构成
GPS卫星信号
➢ 载波 ▪ 可运载调制信号的高频振荡波
•L1
•C/A
•
•L2
•P1
•D •P2
•D
▪ L1，L2
➢ 测距码
▪ 用于测定从卫星至接收机间距离的二进制码
▪ C/A码（目前只被调制在L1上），P(Y)码（被分别调制 在L1和L2上）
➢ 导航电文
▪ 由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星空间位置、工作 状Leabharlann Baidu、卫星钟修正参数和电离层改正参数等重要数据 的二进制码，也被称为数据码（D码）