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2021年4月19日发(作者：ST亚星(600319)ST亚星)
浅谈测量中的GPS卫星信号
摘要：本文系统介绍了gps卫星的完整信号的组成和产生、信号
在传播过程中会受到的影响以及信号接收的关键技术和信号观测
量的处理等。
关键字：gps卫星信号；组成；传播；接收和处理
一、概述
目前，gps定位技术作为测量手段已广泛应用于各种测量的实践
工作中，而且很大一部分测量工作者对其应用相当娴熟。601991股吧测量中的GPS卫星信号_股票市场吧|今天股票行情|股票时间但部分工
作者对这项技术的最基础知识--gps信号的相关知识了解有所欠
缺；而且现行的很多教材和参考资料上对这方面的介绍过于详细难
懂。基于此，本文系统、浅显的介绍了有关gps卫星信号的组成和
产生、传播、接收和处理的知识，希望能对需要的同行们在学习时
有所帮助。
二、gps卫星信号的组成和产生
gps卫星的完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码三种分量。
2.1 信号载波是一种能携带调制信号的高频震荡波，其振幅（频
率）随调制信号的变化而变化。它处于l波段，两载波的中心频率
分别记作l1和l2，l1的频率为1575.42mhz ，l2频率1227.60mhz，
频率差为347.82mhz，l1大约是l2的28.3%，这样选择载波频率便
于测得或消除导航信号从gps卫星传播至接收机时由于电离层效应
而引起的传播延迟误差。
2.2伪随机噪声码（prn）即测距码，是调制在载波上的一些特殊

的、601991股吧测量中的GPS卫星信号_股票市场吧|今天股票行情|股票时间连续的、专门用于测定卫星至接收机间的距离的二进制编码。
主要有精测距码（p码）和粗测距码（ca码）两种。其中p码的
码率为10.23mhz、ca码的码率为1.023mhz。
ca码又被称为粗捕获码，它被调制在l1载波上，是1mhz的伪
随机噪声码。其码长为1023 bit，码元宽为0.98s，与之对应的
波长相当于293.1m，周期为1ms。由于每颗卫星的ca码都不一样，
因此，用各自不同的prn号来区分不同的卫星。它是是普通用户用
以测定卫星到接收机间的距离的一种主要的信号。
p码是卫星的精测码，它被调制在l1和l2载波上，码率为
10.23mhz。p码的码长为6.191012 bit，码元宽度为0.098s，
与之对应的波长相当于29.3m。则相应的测距误差仅为ca码的十
分之一。
2.3 数据码又叫导航电文或d码，是gps卫星以二进制形式发送
给用户接收机用来定位和导航的基础数据。它主要包括卫星星历
（描述卫星运动轨道的信息。它发布的是某一时刻在轨卫星的轨道
参数及其变化率。根据卫星星历，就可计算出任一卫星、任一时刻
的所在位置及其速度）、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态
信息、ca码转换到捕获p码的信息和全部卫星的概略星历等。
gps 中的三种信号将按下图的线路进行合成。
从图上看出，卫星发射的所有信号分量都由同一基本频率 f0在
a点产生，其中包括：载波 l1在b点、l2在c点、粗测距码 ca
在d点、精测距码在f点和数据码在g点。经卫星发射天线h点发

射出去。发射的信号分量包括： l1-ca 码在j 点、l1-p信号在k
点、l2-p 信号在l点。伪随机码和数据码601991股吧测量中的GPS卫星信号_股票市场吧|今天股票行情|股票时间通过采用调相技术调制
到载波上。为了区分不同卫星发射信号，采用典型的码分多址调制
技术进行合成，再将低频信号加载在频率较高的载波上，然后载频
携带着有用的信号发射出去，形成用户可以接收的 gps 信号[1]。
三、gps卫星信号的传播
在这里主要介绍gps卫星信号在大气层传播过程中会受到很多干
扰，对我们测定卫星到接收机距离，从而影响到对点位的精准定位。
主要有下面几点：
3.1 对流层折射
对流层中的水滴、冰晶和尘埃等成分的含量，随着季节交替、地
理纬度和空间位置的不同而变化，它们对电磁波的传播有较大影
响。在对流层延迟的影响下，卫星位于天顶方向时，大约产生2.3m
的误差；高度角5时，大约有25m 的误差。这种影响与电磁波传
播途径上的温度、湿度和气压有关，是精密gps 定位中必须要考虑
的误差项。对流层折射的影响主要是使电磁波传播路径与几何距离
相异。
目前，在gps 定位中，最常用的对流层改正模型是hopfield 和
saastamoien 模型。
3.2 电离层折射
电离层泛指地面以上50km 的大气层。由于受太阳辐射作用，电
离层中的气体被电离，以正离子和自由电子的形式存在。电磁波进

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