GPS P码信号反推产生算法的研究与仿真
2012-07-13于雪晖
于雪晖,徐 京,柳 涛
(北京卫星信息工程研究所 北京 100086)
全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS)是美国从上世纪70年代初开始规划研制,历时21年,耗资200余亿美元,于1994年全面建成的,具有海、陆、空全方位实时三维(时间、速度、方位)导航与定位能力的第二代卫星导航系统。它是目前最先进、应用最广泛的卫星导航定位系统,可为全球的民用及军用飞机、舰船、人员、车辆等提供实时导航定位服务[1]。
GPS系统采用典型的CDMA体制,这种扩频调制信号具有低截获概率特性,系统以码分多址形式区分各卫星信号。目前GPS系统是部分公开的,采用的伪码有C/A码、P(Y)码等。
GPS系统中的P码是一种高精度定位码,利用P码进行定位比利用C/A码进行定位的精度高10倍左右。由于P码具有码周期长,结构复杂的特点,对P码的捕获一直倍受关注。P码的捕获过程中需要产生本地复现码,因此,若能产生其周期内任意一段的P码数据,则对提高P码的捕获有着重要的意义。
1 P码产生原理
P码是复杂的伪随机噪声(PRN)码,码速率为10.23 MHz,码周期为266.41天,码元长度远远大于C/A码1023的码元长度。在实际应用中,每颗卫星使用P码的一星期长的码元作为自己的扩频序列。
按照ICD-GPS-200C[2],P码的产生原理如图1所示,主要由4个 12级的线性反馈移位寄存器(X1A,X1B,X2A,X2B)构成,系统的统一时钟源为10.23 MHz。X1A和X2A序列被截短为4 092个码片,X1B和X2B序列被截短为4 093个码片。P码的设计规范要求4个移位寄存器每一个都有一组反馈抽头,这些抽头用异或电路相互合并在一起,并反馈到各个寄存器的输入级。描述这些反馈移位寄存器方案的多项式如表1所示[3]。……
