浅谈GPS与信息信号的关系

浅谈GPS与信息信号的关系
GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。

GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

在军事任务中，GPS是大幅提升军力的重要手段。

GPS具有的通用数据、通用格栅、通用时间，使它在军事作战的各个方面都起着重要的作用。

继军用之后，GPS又向民用方向发展了许多，比如说在导航、物流、勘探，里程统计等等方面都用很大的作用。

现今全球有四大GPS系统分别是：美国GPS、欧盟“伽利略”、俄罗斯“格洛纳斯”和中国北斗卫星导航系统(BeiDou （COMPASS）Navigation Satellite System)。

既然GPS是一种卫星通讯的形式，那么信号和信息技术在GPS技术方面就会起到很大的作用了——为了实现导航定位，首先，我们需要GPS接收机负责定位，给出经纬度，其次，我们也需要一套精确的地图，精确是指误差至少小于10米，当然了，一台计算机（或PDA）是必不可少的，最重要的是要有一个可以做路径规划的自导航软件。

其技术包括计算机、GIS、地图、全球卫星定位系统、路径规划。

所以，信息与信号在GPS有很大的应用，比如说我们需要一个很好的软件就必须涉及到信息的领域。

接下来我就就信号方面来谈一谈GPS的原理，GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

要达到这一目的，卫星的位
置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。

而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。

GPS 系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。

C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。

而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。

导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。

它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。

导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。

前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。

后两帧共15000b。

导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。

当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

由此可见，信号在GPS的系统中起到了信使的作用，用来传递信息和控制卫星，缺了它就不行。

而发出了信号就需要有接受的端口，而这个终端就是GPS接收机，GPS 接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星
坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。

GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。

对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P 码伪距，精度约为2米左右。

这个就表明了GPS的准确性。

GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。

严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。

一般在接收机钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。

相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位精度也只能采用相位观测值。

这个也说明了信号的处理就好比一个翻译，把信息从编码翻译成为我们所能理解的信息。

综上所述，信号与信息处理在GPS系统中起到了至关重要的作用，当然了，我也没说其他的不重要，只是各个部分相互协调合作，才能将GPS技术推向成熟。

其实说实在的，我现在所理解的信息科学技术有限，无法深入理
解这些东西，只能从网络上了解之后再把感受写出来，我想我就已经达到的学习这门课程的目的了。