GPS读书笔记-from2/18/2017-2/21/2017 _卫星

ch1:卫星数据经射频，中频，adc采样来到数字基带域。卫星导航信号首先经过(捕获)，(跟踪)，提取帧，提取&信号，然后计算卫星位置，最后得到user . 关键是捕获和跟踪。捕获是捕获c/a码的初始相位。跟踪则是跟踪相位，估计频偏，把频偏给补偿到接受信号，提高信噪比。ch2: basic gpsGPS接收机如何决定user ？这是终极目标。找user 难点是：一、需要根据来解方程，但方程是non-的，直接求解比较困难；二、user clock . 用户时钟精度不够，导致的时钟漂移。结合上面两点，对non-的方程求解，是通过 and 求解。求解是在, and then thewill beinto a. Gps性能要求，10~30m rms error; real time; ,the polar ;, such asfrom;be innot hours; cantheof the user clock;be small.以上要求，导致了gps的载频是L band(1-2ghz).用GPS信号决定user 需要的卫星数：如果是一维的坐标，那么为了确定这个坐标，一颗卫星不能，需要两颗卫星；同理，确定二维坐标，两颗卫星会给出两个位置，所以需要３颗卫星才能唯一确定user ;同样的，确定三维坐标，就需要４颗卫星提供的距离。
这也好理解，如果要确定３维坐标，则把卫星信号到达的区域看成是一个以卫星位置为中心的球，也不是主观这样看成，而是这么看问题更接近真实的情况。那么两个球相交得到一个圆，再添加一个球，可以看成是这个球和之前两个球相交得到的圆之间再相交，得到两个交点，也就是三个球还是不能唯一确定相交的位置坐标，因此需要再增加一个球，才能确定两个交点中那一个才是user .一句话，卫星的数量需要比空间的维度多１才能唯一确定空间的位置！

文章插图
现在继续讨论卫星的个数：如果一切理想的话，四颗卫星就可以确定三维坐标。但实际中，由于user clock，所以还需要一颗卫星来排除时钟的漂移导致的错误。因此，需要５颗卫星！但是，如果强行用4颗卫星的话，由于有时钟误差，计算结果有两个位置，一个close to the ,一个在space,而在space的可以容易排除，因此也能用4颗，说得比较绕！下图就说明为啥是二次方程组了，为啥需要四颗卫星了，因为有四个未知数：xu,yu,zu, and bu(时钟误差)

文章插图
通常接受的卫星信号来自4~11颗，有两种方法，一种是全部使用，另一种是选用４颗，选用的标准是四颗卫星位置越独立越好，见Fig.2.8.所谓越独立，就是四个位置的连线组成的四边形面积越大越好，所以图(a)就不好，三个卫星在一条线，图(b)就好，能形成一个四边形！

文章插图

文章插图
ch3:上一章假设卫星的位置已知，这一章则讲如何找到卫星位置。一共２４颗gps卫星，在6个轨道运行，每个轨道4颗星。卫星的位置如下图：地球平均半径是,卫星高度到地心距离,所以一个gps卫星垂直地面发射信号距离为26560-6368=，而发射信号覆盖地表最远距离则为,也就是有距离差距，看下图，所以卫星天线的定向角度13.87度就够了，还算比较窄，同时注意，由于距离不同，信号衰减不同，导致有功率远近效应，到最远和最近的地方功率差2.1db,因此实际中，天线正对地面的发射功率相对低一些，以保证到地面各个位置的功率一样！

文章插图
多普勒效应：卫星速度3874m/s,对地面user的相对速度就是vd=vs*sin(beta)，最大的相对速度为929m/s.最小就是0（当锤直的时候）最大的多普勒频移是4.9khz.也就是说多普勒的范围是-5khz~5khz 。