精码

更新时间:2022-08-25 15:20

精码是指全球定位系统卫星用于发播精密测距的伪随机噪声码。精码是测距码的一种,用于测定从卫星到接收机之间距离的二进制码。

简介

精码(P码或Y码)是GPS 卫星中所用的测距码,从性质上讲属于伪随机噪声码。其码元波长约29.3米,测量精度可达0.29米,精度比C/A码高,故称精码。该测距码又同时调制在L1和L2两个载波上,可较完善地消除电离层延迟,故用它来测距可获得较精确的结果。P码是一种结构保密的军用码,美国政府不提供给一般GPS 民用用户使用。

精码特点

P码约267d重复一次,实际上P码周期被分为38个部分(每一部分周期为7d,码长约为6.19X1012bit),其中有1个部分闲置,5个部分给地面监控站使用,32个部分分配给不同的卫星。这样,每颗卫星使用P码的不同部分,都具有相同的码长和周期,但结构不同。

精码的捕获

因为P码的码长约为6.19X1012bit,所以如果仍采用搜索C/A码的办法来捕获P码,即逐个码元依次进行搜索,当搜索的速度仍为每秒50码元时,那是无法实现的(约需14X105d)。因此,一般都是先捕获C/A码,然后根据导航电文中给出的有关信息(即Z计数,获得观测时刻在P码中的位置),便可容易地捕获P码。

测距码的调制

在无线电通信技术中,为了有效地传播信息,都是将频率较低的信号加载在频率较高的载波上,此过程称为调制。GPS卫星的测距码和数据码是采用调相技术调制在载波上的。GPS 中的三种信号调制合成后向全球发射,形成随时都可以接收到的GPS信号。其中由数据流和两种测距码分别以同相和正交的方式进行调制。

精码与粗码

测距码是用于测定卫星至接收机间距离的二进制码,GPS卫星中所用的测距码从性质上讲,属于伪随机噪声码,它们看似一组取值(0或1)完全无规律的随机噪声码序列,其实是具有确定编码规则编排起来的、可以复制的周期性的二进制序列,且具有类似于随机噪声码的自相关性特性。结构相同的随机码序列通过平移码元数,相应的码元相互对齐,易于测量。测距码是由若千个多级反馈移位寄存器所产生的m序列经平移、截短、求模和等一系列复杂处理后形成的。根据性质和用途的不同,在GPS卫星发射的测距码信号中包含了C/A和P码两种伪随机噪声码信号,各卫星所用的测距码互不相同。

粗码(C/A码):C/A 码用于进行粗略测距和捕获精码的测距码称为粗码,也称为捕获码。C/A 码的测距精度一般为+(2~3)m。C/A 码是一种结构公开的明码,供全世界所有的用户免费使用。C/A 码的码长为1023bit;码元宽度为0.977517us,相应距离为293.1m;周期为1ms;数码率为1.023Mbit/s。GPS星座中的不同卫星使用结构各异的C/A 码,这样既便于复制又易于区分。

精码(P码或Y 码):精码产生的原理与C/A码相似,但更复杂。发生电路采用的是两组各由12级反馈移位寄存器构成。

区别:由于P码的码元宽度为C/A码的1/10,若取码元对齐精度仍为码元宽度的1/100,则相应的距离误差为0.29m,故P码称为精码。

精码伪距与码伪距观测值

伪距观测量按精度可分为精码(P码或Y 码)伪距和粗码(C/A 码)伪距,其中P(Y)码码长为29.3 m,C/A 码码长为293 m。伪距观测量是通过测量卫星信号从发射时刻到接收机接收时刻的时间差(时延),然后乘以光速所计算得到的距离观测量。传播时延是利用接收机内部码跟踪环路,对卫星时钟产生的测距码和由接收机复制的、结构完全一致的测距码进行比较,然后在相关系数达到最大值时得到的。由于两个码是分别根据卫星时钟和接收机时钟产生的,它们都不可避免的存在时钟误差,另外电离层和对流层也会对伪距产生影响,因此实际的伪距观测量并不等于卫星和接收机之间真实的几何距离。

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