GNSS信號(hào)頻點(diǎn)綜述

1、GNSS信號(hào)頻點(diǎn)綜述1、 GPS系統(tǒng)的信號(hào)體質(zhì)GPS的所有信號(hào)分量都是基于同一個(gè)頻率產(chǎn)生的： 兩種載波，即： GPS衛(wèi)星信號(hào)的兩種信號(hào)分量：測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼是采用調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上的，且調(diào)制碼的幅值只取0或1。在載波上,調(diào)制有C/A碼、P碼（或Y碼）的數(shù)據(jù)碼，完整的信號(hào)結(jié)構(gòu)為：在載波上，只用P碼進(jìn)行雙相調(diào)制，其信號(hào)結(jié)構(gòu)為： 其信號(hào)圖示如下 ：圖1 GPS碼率示意圖2 GPS各信號(hào)示意其信號(hào)功率分配圖如下1：圖3 GPS信號(hào)功率分配圖1999年1月25日由美國(guó)副總統(tǒng)發(fā)表了進(jìn)行GPS現(xiàn)代化的文告，文告指出：一是要發(fā)展軍碼和強(qiáng)化軍碼的保密性能，加強(qiáng)抗干擾能力；二是要阻擾地方的使用，事假干擾；三十要保

2、持再有威脅地區(qū)以外的民用用戶有更加精確更安全的使用。GPS現(xiàn)代化第一階段：發(fā)射12顆改進(jìn)型的GPS BLOCK R型衛(wèi)星。在上加載CA碼，在和上試驗(yàn)性的加載新軍碼（M碼）。下圖為新增M碼后的信號(hào)頻點(diǎn)圖示 ：圖4 GPS新增M碼后信號(hào)功率示意GPS現(xiàn)代化第二階段：發(fā)射6顆GPS BLOCK F型衛(wèi)星。除上述功能外，在此還增加了頻點(diǎn)，作為新的民用頻點(diǎn)。GPS現(xiàn)代化第三階段：發(fā)射GPS BLOCK 型衛(wèi)星。計(jì)劃用近20年的時(shí)間完成GPS 計(jì)劃，取代目前的GPS 。下圖為GPS現(xiàn)代化各階段的信號(hào)分配圖示 /ieee_pilot/articles/96j

3、proc12/jproc-CHegarty-2006090/ figures.html：圖5 GPS現(xiàn)代化進(jìn)程各階段信號(hào)功率分配圖下圖為不同時(shí)期軍用、民用信號(hào)的說(shuō)明 ：圖6 GPS軍用、民用信號(hào)對(duì)比2、 GNOLASS系統(tǒng)的信號(hào)體質(zhì)GLONASS是global navigation satellite system的首字母縮寫(xiě)，是前蘇聯(lián)從80年代初開(kāi)始建設(shè)的與美國(guó)GPS系統(tǒng)類似的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，現(xiàn)由俄羅斯空間局管理。其衛(wèi)星的載波上也調(diào)制了兩種偽隨機(jī)噪聲碼：S碼和P碼。下圖為GLONASS的信號(hào)頻點(diǎn)圖示4：圖7 GLONASS信號(hào)功率分配圖由上圖可見(jiàn)，GLONASS系統(tǒng)采用了頻分多址技術(shù)（FDMA

4、），這與GPS系統(tǒng)采用的碼分多址技術(shù)（CDMA）有很大差別。它雖然能容納的用戶有限，且接收到的信號(hào)質(zhì)量不如CDMA技術(shù)，但它解算相對(duì)簡(jiǎn)單不存在偽碼錯(cuò)誤，所以還是有一定的可用價(jià)值。不過(guò)俄羅斯也在計(jì)劃為GLONASS更新為CDMA技術(shù)。3、 Galileo系統(tǒng)的信號(hào)體質(zhì)伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo satellite navigation system），是由歐盟研制和建立的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，該計(jì)劃于1999年2月由歐洲委員會(huì)公布，歐洲委員會(huì)和歐空局共同負(fù)責(zé)。下圖為Galileo系統(tǒng)的信號(hào)分配圖 ：圖8 Galileo信號(hào)所占頻帶示意表1 Galileo各信號(hào)介紹信號(hào)種類信息內(nèi)容數(shù)據(jù)率信

5、息類型加密E5a低速導(dǎo)航電文50bit/s免費(fèi)導(dǎo)航否E5b高速導(dǎo)航電文、搜救回執(zhí)250bit/s完全導(dǎo)航未定E6c高精度導(dǎo)航電文1000bit/s商業(yè)導(dǎo)航是E6p高速導(dǎo)航電文250bit/s政府用導(dǎo)航是L1f高速導(dǎo)航電文200bit/s完全導(dǎo)航否L1p高速導(dǎo)航電文250bit/s政府用導(dǎo)航是 下圖為Galileo系統(tǒng)的完整信號(hào)功率分配圖 /Our_Activities/Navigation/The_future_-_Galileo/Galileo_ navigation_signals_and_frequencies：圖9 Galileo信號(hào)功率分配圖下圖為G

6、alileo系統(tǒng)E2-L1-E1頻段的信號(hào)分配圖示 ：圖10 GalileoE2-L1-E1頻段的信號(hào)分配圖下圖為Galileo系統(tǒng)E6頻段的信號(hào)分配圖示8：圖11 GalileoE6頻段的信號(hào)分配圖下圖為Galileo系統(tǒng)E5頻段的信號(hào)分配圖示8：圖12 GalileoE5頻段的信號(hào)分配圖下圖為Galileo系統(tǒng)在E2-L1-E1頻段與GPS信號(hào)的對(duì)比圖示8：圖13 Galileo與GPS在E2-L1-E1頻段的信號(hào)對(duì)比圖4、 北斗系統(tǒng)的信號(hào)體質(zhì)北斗一號(hào)是利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供快速定位、簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信和授時(shí)服務(wù)的。一種全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。系統(tǒng)由兩顆地球靜止衛(wèi)星(80E和140

7、E)、一顆在軌備份衛(wèi)星(110.50E)、中心控制系統(tǒng)、標(biāo)校系統(tǒng)和各類用戶機(jī)等部分組成。其工作頻率為2491.75MHz，系統(tǒng)能容納的用戶數(shù)為每小時(shí)540000戶。具有衛(wèi)星數(shù)量少、投資小、用戶設(shè)備簡(jiǎn)單價(jià)廉、能實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域的導(dǎo)航定位、通訊等多用途，可滿足當(dāng)前我國(guó)陸、海、空運(yùn)輸導(dǎo)航定位的需求。北斗二號(hào)是一個(gè)類似GPS的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，從2007年開(kāi)始正式建設(shè)。該系統(tǒng)將有5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，采用“東方紅”-3號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)。30顆非靜止軌道衛(wèi)星又細(xì)分為27顆中軌道(MEO)衛(wèi)星和3顆傾斜同步(IGSO)衛(wèi)星組成，27顆MEO衛(wèi)星平均分布在傾角55度的三個(gè)平面上，軌道高度21

8、500公里。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的官方宣布，在L波段和S波段發(fā)送導(dǎo)航信號(hào)，在L波段的B1、B2、B3頻點(diǎn)上發(fā)送服務(wù)信號(hào)，包括開(kāi)放的信號(hào)和需要授權(quán)的信號(hào) /wiki/%E5%8C%97%E6%96%97%E5%AF%BC%E8% 88% AA%E7%B3%BB%E7%BB%9F。表2 北斗信號(hào)頻點(diǎn)展示頻點(diǎn)序號(hào)頻點(diǎn)范圍調(diào)制方式B1頻點(diǎn)1559.052MHz1591.788MHzQPSK(2)B2頻點(diǎn)1166.220MHz1217.370MHzBPSK(2)+BPSK(10)B3頻點(diǎn)1250.618MHz1286.423MHzQPSK(10)以下為北斗二代的信號(hào)在各頻點(diǎn)上的圖示 ：圖14 北斗B1頻點(diǎn)信號(hào)展示圖15 北斗B2頻點(diǎn)信號(hào)展示圖16 北斗B3頻點(diǎn)信號(hào)展示通過(guò)第三節(jié)和第四節(jié)的對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，Galileo系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)也存在著頻譜的重合，下圖可以明顯體現(xiàn)：圖17 北斗B3頻點(diǎn)與Galileo E6頻點(diǎn)信號(hào)對(duì)比5、 GN