GPS定位器的测距原理和信号系统

主动测距和被动测距

GPS是一种被动式卫星定位系统. 在无源测距系统中gps定位器的工作原理，用户天线仅需要从这些卫星接收导航和定位信号，以便可以测量定位距离或用户天线与卫星之间的定位距离之差. 这种在两个不同位置发送测距信号并接收测距信号的方法称为无源测距. 使用其测得的驻地星的定位距离，并使用卫星在轨道上的已知位置，可以计算出用户天线的三维位置. 这种基于被动测距原理的定位称为被动定位. 如果由发送设备发送的测距信号被反射镜反射或转发，然后返回到发送点，则其接收设备将其接收，然后测量测距信号所经历的定位距离. 在同一位置发送和接收测距信号的这种测距原理称为主动测距. 它还可以通过使用测得的星站定位距离和卫星在轨道上的已知位置来计算用户当前的三维位置. 这种基于主动测距原理的定位称为主动定位.

GPS伪距测量

GPS全球定位系统使用多卫星高轨道测距系统. 定位距离用作基本观测值. 通过同时对四颗卫星执行伪距测量，可以计算出接收机位置. 由于测距可以在很短的时间内完成，也就是说，定位可以在很短的时间内完成，因此可以用于动态用户.

现代测距实质上是使用信号来测量其传播时间以估计定位距离. 可以测量往返传播延迟，也可以测量单向传播延迟. 往返传播测距是主动测距，它要求卫星和用户都具有功能. 对于用户而言，这不仅大大增加了仪器的复杂性，而且从隐蔽的角度来看也是非常不利的，因为发射的信号很容易引起曝光. 单向测距（即被动测距）在很大程度上避免了上述缺点. 但是，单向测距要求卫星和用户的时钟同步. 如果两个时钟不同步，则在测得的传播延迟时间中gps定位器的工作原理，除了由卫星和用户之间的定位距离引起的传播延迟外，还包括两个时钟的时钟差. 在实际工作中很难实现卫星和用户时钟的同步，但是可以通过适当的方法来解决.

伪随机码和伪随机码的范围

在存在噪声干扰，全面考虑测距精度，信号带宽，所需功率以及识别不同卫星的情况下，全球定位系统使用伪随机码测距技术. 伪随机码，也称为伪噪声码，是一种二进制码序列，可以预先确定，可以重复生成和复制，并且具有随机统计特征. 在深空通信的情况下，使用伪随机编码信号可以实现低信噪比接收，大大提高了通信的可靠性，并且可以实现码分多址通信. 另外，使用伪随机编码信号可以实现高性能的安全通信. 这些功能符合GPS系统的技术要求.

根据信号检测理论的一般结果，在噪声是具有均匀功率谱的白噪声的条件下，用于测距的最佳是相关. 在这种接收方法中，将发射信号的复制信号（称为本地信号）以及接收信号和噪声的总和用于相关计算，然后通过测量目标的位置来确定目标的位置. 相关函数的最大值. 从相关接收的角度来看，要求测距信号具有类似于白噪声的自相关特性. 伪随机码测距技术就是这种想法的体现.

伪随机码用于测量信号传播延迟，并且需要检测相关输出的最大值. 这只能通过逐位移动本地代码来检测. 考虑到检测是在积分器积分之后进行的，积分时间不应太短，因此要花费一定的时间来检测最大的相关输出，也就是说，需要一定的捕获时间. 如果事先不知道位置距离和站时钟差，则代码越长，所需的获取时间越长. 为了缩短采集时间，GPS卫星还广播了一个短码，即C / A码，也称为租赁码. 由于C / A代码是由两个具有良好互相关特性的相同代码序列组成的Gold代码家族，因此它与P代码同步，因此在捕获C / A代码之后，可以轻松捕获P代码<

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