有線載波通訊

[拼音]：tongbu ceju quanqiu dingwei xitong

[英文]：global positioning system with synchroranging

一種正在趨於成熟的先進軍用衛星導航定位系統，簡稱全球定位系統 (GPS)。60年代“子午儀”衛星導航系統研製成功以後，美國繼續研究更先進的軍用衛星導航系統。1973年開始研究全球定位系統，工程研究試製階段接近結束，預計80年代後期開始部署使用，用以滿足軍事上的需要。原計劃在3個軌道平面上共部署 24顆衛星，在最佳狀態下可達到10米左右三維準確度（全球範圍）。後來改為在6個軌道平面上共部署18顆衛星，定位能力有所降低。

系統構成

全球定位系統包括地面控制部分、空間部分和使用者部分。

（1）地面控制部分：由一個主控站、一個地面控制站和若干相互遠離的監測站組成。監測站配有接收機、銫鐘和覆蓋上半天球的天線，能無源跟蹤視界內的所有衛星，從收到的每顆衛星訊號中測得單程距離。然後，將測得值與環境資料一起發往主控站。主控站對收到的資料進行處理，得到軌道資料和鐘差，由此產生星曆。主控站用銫鐘組保持全球定位系統時，必要時能調整星鍾時間相位和頻率。地面控制站每天向每顆衛星輸送一次主控站提供的電文，其中包括星曆、鐘差和傳播延遲資料。資料裝入衛星上儲存器，用以更換舊資料，並調製在每顆衛星發射的兩個載頻上。

（2）空間部分：衛星在 20183公里高的圓軌道上執行，執行週期為12小時。軌道對赤道傾斜55°。6個軌道平面上各均勻分佈 3顆衛星，軌道升交點相互間隔60°。衛星上除裝有遙控、遙測、收發天線等一般衛星所必備的分系統外，還裝有高穩定度的原子鐘和導航分系統。超穩定原子鐘是全球定位系統的核心。每顆衛星自身直接產生超穩定導航同步訊號，初期使用銣頻標，同時研製更穩定的銫頻標。衛星上銫頻標的長期穩定度預期達到每300萬年不差1秒。

（3）使用者部分：使用者接收裝置中用來接收處理衛星導航同步訊號的晶體振盪器，類似於現代數字手錶中的石英振盪器，具有極佳的短期穩定度。它與原子頻標結合使用時，足以提供全球定位系統定位準確度所需要的精確時間基準。但使用者鐘差須用解算測偽距聯立方程解決。星曆跟蹤和預測是全球定位系統工作的基本依據。使用者憑藉星曆跟蹤和預測，測量距離和計算所在位置。全球定位系統採用了頻譜擴充套件技術。在使用者接收機中，衛星選擇訊號處理、本地碼產生和定位計算等均靠微處理器完成。

導航訊號的產生和構成

衛星把來自星鐘的 10.23兆赫頻率作為基準。這個基準頻率推動鍾標、碼產生器，乘120次得到載頻L2（1227.6兆赫），乘 154次得到 L1（1575.42兆赫）。鍾標控制計算機產生軌道資料。碼產生器產生P碼和 C/A碼。P碼與軌道資料一起分別調製在經90°移相的L2和L1上，由天線發射。C/A碼與軌道資料分別直接調製在L2和L1上，由天線發射（圖1）。P碼是最精確的偽隨機噪聲碼，每7天重複一次，當接收裝置沒有對應碼模時就很難跟蹤和鎖定。C/A碼是粗獲取碼，每毫秒重複一次，提供的定位準確度較差。導航電文中含有交接詞(HOW)，專門用來把C/A碼轉換為 P碼。全球定位系統的電文使用規定的資料結構，每1500位元為1幀，分為5個300位元的副幀，每個副幀再分為10個30位元的詞。每個詞含有24個資訊位元和 6個奇偶校驗位元（圖2）。

接收機設計

接收機的功能是：首先由處理器確定4顆待用的位置最佳的衛星，其次從頻率在強幹擾環境中保持高定位準確度，需要使用4個通道同時跟蹤4顆衛星。航海和航空的民用使用者使用單通道接收機，並只用C/A碼順次測量就能滿足需要。

組合使用

全球定位系統與推算系統組合工作，如與慣性導航系統組合最為有利，兩者可以互相補充。慣性導航在載體短期運動急劇變化時仍能提供準確資訊。慣性導航的速度輸出又可支援全球定位系統接收機的碼跟蹤和載頻跟蹤環，可使接收機使用很窄的跟蹤環頻寬。這樣，在低信噪比條件下仍可連續工作和對抗強的干擾。另一方面，全球定位系統在平穩運動條件和良好信噪比環境中提供的位置、速度、偽距和距離變化率，又有助於調整和修正慣性導航資料。慣性導航在長期漂移中所產生的誤差，通常可用全球定位系統測得的資料不斷估算和更新。

組合系統導航濾波器既可裝入全球定位系統接收機的處理器中，也可裝入慣性導航的處理器中。所有導航計算均可在一個處理器中進行。但用多個濾波器分散處理多個感測器的輸入時，載體上各個導航系統都能單獨工作。