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1、GPS信號與Galileo信號特性分析 摘要：信號體制是衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)技術體制中最重要的部分之一，合理的信號體制對于衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)實現其導航，定位，授時，通信和測距等功能和滿足性能要求十分關鍵。該文首先介紹了GPS信號和GALILEO導航信號的特點，對他們的信號體制進行分析與比較。闡述了GPS、Galileo兩種衛(wèi)星信號的特性，包括頻率及調制格式、相關性特性、功率特性；比較分析了兩種信號功率譜的區(qū)別，對兩種衛(wèi)星信號特性進行了深入的比較與分析?！ ￡P鍵詞：GPS信號GALILEO信號特性 中圖分類號：T
2、N96文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0021-02 1GPS信號特性 1.1頻率和調制格式 GPS衛(wèi)星發(fā)射L1和L2兩種波段的載波，L1（1575.42MHz）上調制有P碼、C/A碼及導航電文，L2（1227.6MHz）上僅調制了P碼和導航電文。該文只研究L1頻率上的C/A碼。L1頻率上的GPS信號為： （1） 1.2C/A碼產生 C/A碼是碼速率為1.023MHz的二相調制信號，主瓣兩個零值之間的頻譜寬度是2.046MHz。每個碼元的長度大約為977.55ns
3、。為了和P碼信號對應，L1載頻上的GPS衛(wèi)星信號傳輸帶寬大約為20MHz，因此，所傳輸的C/A碼就包括主瓣以及很多旁瓣。整個碼周期包括1023個碼元，持續(xù)1ms，因此C/A碼的時長為1ms?！ /A碼的相關性是其最重要的特性，包括以下兩個方面。 ?。?）不同C/A碼的互相關值約等于零，所有的C/A碼都幾乎與其他的C/A碼不相關，即：對于衛(wèi)星i和j，其C/A碼的互相關性為： 不同衛(wèi)星產生的C/A碼的互相關是非常低的，接近于0。高自相關峰和低互相關峰可以提高信號的捕獲靈敏度，為了在強信號中檢測出弱信號，強信號
4、的互相關峰必須比弱信號的自相關峰值低?！ 。?）C/A碼的自相關只有在相關間隔為0時存在峰值，即兩個相同的C/A碼序列只有完全對齊時才可以得到一個相關峰值，自相關峰值的最大值是1023，等于C/A碼的長度。C/A碼的自相關函數為： 在接收機中正是利用C/A碼的自相關的這種性質來移動本地C/A碼的相位，使本地C/A碼和接收信號的C/A碼相位對齊，獲得更高的處理增益，將深埋在噪聲中的信號檢測出來。 1.3功率特性 GPS信號在接收時的強度由天線的發(fā)射功率，天線波瓣寬度，衛(wèi)星到接收機的距離和接收天線的有效面積
5、決定。GPS衛(wèi)星天線的發(fā)射功率為478.63W，即26.8dBW。如果接收天線具有單位增益，有效面積是： 考慮到有大氣層造成信號的損失，一般在地球表面，接收功率大約為-160dBW?！ ?Galileo信號特性5 Galileo系統(tǒng)的每顆衛(wèi)星都發(fā)射6種信號，分別是E5a、E5b、E6P、E6C、L1P、L1F。Galileo系統(tǒng)提供5種服務，分別是公開服務（OS，OpenService）、商用服務（CS，CommercialService）、生命安全服務（SOL，SafetyofLifeService）、
6、公共特許服務（PRS，PublicRegulatedService）以及搜索與救援服務（SAR，SearchandRescueSupportService），該文僅研究GalileoL1F信號?！ alileoL1F信號和GPSL1信號的中心頻率重合，L1F信號是用于公開服務，免費對所有用戶開放的。L1F信號包括數據通道（L1B）和引導通道（L1C），導航電文的碼速率為125b/s，采用了前向糾錯編碼，編碼后的速率為250b/s。兩個通道的偽碼碼長均為4029個碼元，是GPSC/A碼的4倍，碼速率為1.02
7、3Mb/s，因此碼周期為4ms。L1C信道上還有次級碼，次級碼與偽碼進行模2加，碼長為25bit，重復周期和偽碼相同為4ms。L1F信號可以表示為： 3GalileoL1F信號與GPSL1C/A碼信號的比較 在跟蹤靈敏度方面，發(fā)射GalileoL1F信號的衛(wèi)星攜帶了更多載荷，衛(wèi)星信號的發(fā)射功率將比L1C/A碼信號提高3dB-5dB，從而提高了保持正確跟蹤所需的信噪比；而且L1F信號可以利用沒用調制導航電文的引導通道L1C與L1B聯合跟蹤的方法有效的提高跟蹤靈敏度?！ 「櫩煽啃允侵父櫗h(huán)路只利用碼的自相關
8、峰的主峰來跟蹤信號的能力。C/A碼自相關旁瓣至少比主瓣低21.6dB，但在復雜環(huán)境下，這個差值仍然太小，多址干擾會造成非常大的影響。L1F信號的偽碼長度是45092個碼片，是C/A碼的4倍，這大大提高了自相關性能，但不利的是由于BOC調制產生相關副峰，比主峰低6dB，在低信噪比的情況下，將可能造成錯誤的捕獲和跟蹤?！ ∮捎谛盘柕墓β首V遠離載波中心頻率時，易于減輕熱噪聲對碼跟蹤環(huán)路的影響，抗干擾能力強
