我在哪里? 我的理解错在哪里?

elder60 · 发表于 2010-7-26 20:11:48

想学习GPS的原理,就是入不了门,看了不少简介,我都不能认同.怎么办?
来一个最简单的题目(见附图),看看我卡在那里?
再说明一下:
1.如果知道了"我和卫星1的距离',我肯定在球1的表面.
2.如果知道了"我和卫星2的距离',我肯定在球2的表面.那我就在球1和球2相交的圆周上.
3.然我肯定在地球的表面.(当然要加上高度)

(原文件名:我在哪里2.jpg)

那位先生能提供"GPS的原理"的资料,不胜感激.

elder60 · 发表于 2010-7-26 21:11:01

另外,玩过网站卖的J21,见
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1462560&bbs_page_no=1&search_mode=4&search_text=ccstc&bbs_id=9999
其中有一张阿莫拆解J21模块的照片,现附上.
请那位大侠能说说上面的器件各是什么?

(原文件名:用暴力方式破坏了一块.jpg)

yuanbangyin · 发表于 2010-7-26 21:22:27

回复【楼主位】elder60 60岁老头
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点击此处下载 ourdev_570883.pdf(文件大小:4.68M) (原文件名:差分gps定位技术与应用.pdf)
点击此处下载 ourdev_570884.pdf(文件大小:3.47M) (原文件名:gps全球定位系统及其应用.pdf)
点击此处下载 ourdev_570885.pdf(文件大小:4.27M) (原文件名:gps及其通信组网.pdf)
点击此处下载 ourdev_570886.pdf(文件大小:3.44M) (原文件名:gps卫星定位的应用与数据处理.pdf)
点击此处下载 ourdev_570887.pdf(文件大小:6.23M) (原文件名:GPS应用程序设计.pdf)
点击此处下载 ourdev_570888.pdf(文件大小:2.37M) (原文件名:gps坐标系统的变换.pdf)
点击此处下载 ourdev_570889.pdf(文件大小:4.54M) (原文件名:大地测量学.pdf)
点击此处下载 ourdev_570890.pdf(文件大小:185K) (原文件名:实用GPS测量数据处理教程.pdf)
点击此处下载 ourdev_570891.pdf(文件大小:35.33M) (原文件名:新编测绘与测量数据速查处理方法与速查技术实用手册.pdf)

j805 · 发表于 2010-7-26 21:23:15

mark

yuanbangyin · 发表于 2010-7-26 21:47:21

其实呢,不是利用地球作为第三个球体,而是利用三颗卫星定位楼主所说的两个点,而这两个点,一个在地球上,一个远离地球,这样就好判断了.

yuanbangyin · 发表于 2010-7-26 21:50:22

回复【1楼】elder60 60岁老头
另外,玩过网站卖的j21,见
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1462560&bbs_page_no=1&search_mode=4&search_text=ccstc&bbs_id=9999
其中有一张阿莫拆解j21模块的照片,现附上.
请那位大侠能说说上面的器件各是什么?

(原文件名:用暴力方式破坏了一块.jpg)
<center><a class=tt16 onclick="fnquickimage......
-----------------------------------------------------------------------

应该最上面一块是高频混频等电路,最大的是gps解码芯片,另外一块是存储器.

lwy86 · 发表于 2010-7-26 22:44:03

mark

elder60 · 发表于 2010-7-26 22:48:55

回复【4楼】yuanbangyin 袁邦银
其实呢,不是利用地球作为第三个球体,而是利用三颗卫星定位楼主所说的两个点,而这两个点,一个在地球上,一个远离地球,这样就好判断了.
-----------------------------------------------------------------------

先谢过回复和资料.
先生的说法,和几乎所有资料上的说法是一样的.
我是想找到我的说法的不妥之处,毕竟一个是二颗,一个是三颗卫星.

gzhuli · 发表于 2010-7-26 23:16:13

老头又研究起GPS了？
GPS确实要3颗卫星才能定位，不知道你研究2颗星的情况是出于什么考虑？

elder60 · 发表于 2010-7-26 23:30:08

回复【8楼】gzhuli 咕唧霖
老头又研究起gps了？
gps确实要3颗卫星才能定位，不知道你研究2颗星的情况是出于什么考虑？
-----------------------------------------------------------------------

我也知道是要3颗星,至少2颗星得不到2个距离.
只是换一种描述和理解的方法.

生活中有大量的定位需要,可以借鉴GPS的原理.故学习一下.
请你有空关心一下,我不懂之处甚多,要求教.

elder60 · 发表于 2010-7-27 14:49:57

卫星信号是什么样的?
找了一张"4个卫星时的中频信号"的图,看看也害怕.还得一点一点学.
先要看看它是怎么生成的.

(原文件名:4个卫星时的中频信号.jpg)

请教各位大侠,能否介绍一下"数字相关器"的原理,最好来一个原理图,一看就懂的.
是否是这样: 2个N bit的数,求异或,输出其1的个数.

gzhuli · 发表于 2010-7-27 19:40:08

不知老头看英文有没有困难？
有个外国HAM在91-92年就自己设计并DIY了一台GPS和GLONASS（俄罗斯的全球定位系统）接收机，网站上有超详细的设计资料，最牛B的地方是中频到基带的解调是用74系列搭的分立DSP，对理解GPS接收原理很有帮助。

S53MV的个人主页

elder60 · 发表于 2010-7-27 21:58:10

先谢谢LS和咕唧霖.
我看英文的水平不行,影响思考.
看来,主要问题是我的通信方面的感性知识太少了,从未认真想过,更不用说动手了.
看了S53MV的的网页,有点帮助:
卫星地址信息是用选择G2的2个bit来实现的.它变化的是起始相位.不过对于解扩,还是一头雾水.

这二天,先理解GPS信号的产生.

咕唧霖能帮助解释一下:为什么G1,G2两个序列的反馈选择了3,10和2,3,6,8,9,10吗?

RickyZhou · 发表于 2010-7-28 09:50:39

回复【楼主位】elder60 60岁老头
想学习gps的原理,就是入不了门,看了不少简介,我都不能认同.怎么办?
来一个最简单的题目(见附图),看看我卡在那里?
再说明一下:
1.如果知道了"我和卫星1的距离',我肯定在球1的表面.
2.如果知道了"我和卫星2的距离',我肯定在球2的表面.那我就在球1和球2相交的圆周上.
3.然我肯定在地球的表面.(当然要加上高度)
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1和2前半部分都正确，而两个球体（3D)相交部分实际上是一个圆（平面），所以必须知道我和卫星3的距离。
知道和3个卫星的距离，也就是三个球体相交后得到两点，这两点一个和地球很近，另外一个离地球很远，因此得到坐标就是离地球很近的那个点。

上面是gps定位原理最通俗的理解。

elder60 · 发表于 2010-7-28 10:46:31

是圆周,不是圆（平面）.对不起,我还是坚持.
前提是我们知道了到2个星的距离.

问题在于:我们没有和GPS同步的时钟,即使收到2个星的信号,我们仍然无法知道到2个星的距离,而只能知道"到2个星的距离差".
当然,知道了"到2个星的距离差",就可以确定:我们处于一个"双曲面"上.(抱歉,我画不了这个图)

当然,正确结论是:3颗星二维，4颗星三维定位.

yuanbangyin · 发表于 2010-7-28 10:57:13

回复【7楼】elder60 60岁老头
回复【4楼】yuanbangyin 袁邦银
其实呢,不是利用地球作为第三个球体,而是利用三颗卫星定位楼主所说的两个点,而这两个点,一个在地球上,一个远离地球,这样就好判断了.
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先谢过回复和资料.
先生的说法,和几乎所有资料上的说法是一样的.
我是想找到我的说法的不妥之处,毕竟一个是二颗,一个是三颗卫星.
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你说的对,不过两个星定位不能有确定位置,你想利用地球的表面也不行,毕竟原理上不能突破.一条线上,有一个点和一个距离就能定位,平面上,有两个点和距离就能定位,三维空间,必须用三个点和距离才能定位,也许地球可以作为一个定位坐标,不过两个点哪个是正确的,没法排除.本身你是测定地球上的一个点,当然最好是利用和地球无关的基准来定位了,利用地球上的坐标,不是相当于利用未知量来求未知量吗?地球表面坐标如果确定了,还需要定位系统干嘛?

RickyZhou · 发表于 2010-7-28 11:44:19

回复【15楼】elder60 60岁老头
是圆周,不是圆（平面）.对不起,我还是坚持.
前提是我们知道了到2个星的距离.
问题在于:我们没有和gps同步的时钟,即使收到2个星的信号,我们仍然无法知道到2个星的距离,而只能知道"到2个星的距离差".
当然,知道了"到2个星的距离差",就可以确定:我们处于一个"双曲面"上.(抱歉,我画不了这个图)
当然,正确结论是:3颗星二维，4颗星三维定位.
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对我的意思就是圆周（我上面“平面”的意思就是非3D,并不是指包括圆周内部的面积）。而第三个球体和这个圆周的焦点就是两个点了。

至于为什么3个卫星能实现2d定位，3个卫星实现3d定位这个我就懒得打字了，网上copy一段下来

--------------

这时候就有人说了，干嘛要四颗卫星呢，三颗不就够了吗？想想还蛮有道理的，三个球面，交汇于一点，不就可以定出接收机所在的位置了吗？但是实际上，GPS接收器在仅接收到三颗卫星的有效信号的情况下只能确定二维坐标即经度和纬度，只有收到四颗或四颗以上的有效GPS卫星信号时，才能完成包含高度的3D定位。这是为什么呢？

原来，大家忽略了一件事情，那就是时间。先来看一颗卫星，它在一个规定的时间发送一组信号到地面，比如说每天8：00整开始发送一组信号，如果地面接收机就在8点零2秒收到了这一组信号，那么就是说信号从卫星到接收机的距离是电波花2秒能够跑到的距离，由于这颗卫星的位置和电波的速度已知，那么就可以肯定接收机就在以卫星为球心的一个球面上，那么再多测2个卫星的距离，就可以得到3个空间球，3个空间球的焦点只有2个，那么逻辑排出一个不在地球表面的，剩下的就是接收机的位置。这就是我们所想象的三颗卫星可以定位的情形。但是，这只是假象的情况，卫星和接收机的距离如此之近，以至于卫星和接收机的时钟必须完全同步和准确，否则距离偏差会很大。实际上，如果接收机这端不配备一个銫原子钟的话，定出来的位置肯定差了个十万八千里。銫原子钟的价格我也不太清楚，反正肯定是比你坐的汽车要贵了。所以，由于时间需要校准，这就需要四颗卫星。可以从方程里看到，时间都不是绝对时间，都是以卫星之间的钟差来计量的。

上述四个方程式中x、y、z为待测点坐标，Vto为接收机的钟差为未知参数，其中di=c△ti，(i=1、2、3、4)，di分别为卫星ｉ到接收机之间的距离，△ti 分别为卫星ｉ的信号到达接收机所经历的时间，xi 、yi 、zi为卫星ｉ在t时刻的空间直角坐标，Vti为卫星钟的钟差，c为光速。

　　由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto。

(原文件名:205686.jpg)

(原文件名:205685.jpg)

elder60 · 发表于 2010-7-28 12:15:22

谢谢,请把"以上四个方程"贴出",以便看到其过程.
顺便能介绍一下钟差的定义吗?

既然有"卫星钟的钟差"这个概念,就说明:所有卫星的发送并不是同步的.这样理解对吗?
那为什么呢?不同步有什么好处呢?还是不能做到同步.

sdmmqy · 发表于 2010-7-28 12:32:06

elder60 · 发表于 2010-7-28 12:33:42

回复【16楼】yuanbangyin 袁邦银
其实,在gps中已经"利用地球的表面"了,要不然,他得不出水平面高度.

yusufu · 发表于 2010-7-28 12:39:16

很好的讨论~~mark

刚看了那个老外的网站，感觉实在是太牛了~~

RickyZhou · 发表于 2010-7-28 13:21:21

回复【18楼】elder60 60岁老头
谢谢,请把"以上四个方程"贴出",以便看到其过程.
顺便能介绍一下钟差的定义吗?
既然有"卫星钟的钟差"这个概念,就说明:所有卫星的发送并不是同步的.这样理解对吗?
那为什么呢?不同步有什么好处呢?还是不能做到同步.
-----------------------------------------------------------------------

求解过程超出了我的知识水平了。

各个卫星发下来的中包含了时钟信息。而接收机的时钟实际上是从卫星发送下来的信号中得到的。由于信号从卫星发送到地面需要一定的时间，因此接收机收到的时钟和卫星的时钟是有差别的，这个就是钟差。

至于卫星的时钟，我的理解是卫星的时钟由地面卫星站提供的，也是因为与地面卫星站的距离不一样，所以也存在钟差。

elder60 · 发表于 2010-7-28 13:41:20

我找了一下:
GPS时间系统是以地面主控站的主原子钟为基准。由于主控站主钟的不稳定性，使得GPS时间和UTC时间之间存在着差值。地面监控系统通过临测确定出这种差值，并用导航电文播发给广大用户。

每一颗GPS卫星的时钟相对GPS时系存在着差值(钟差)，需加以改正.

也就是说:UTC时间最准,其次是主控站主钟,再下来是每一颗GPS卫星的时钟,最后是我们接收机的时钟.

以下是我瞎编的.
主控站:
"各位GPS卫星请注意,我的时钟经和UTC时间比对,有一定偏差,你们也要调校,并把结果(钟差)通过导航电文(即D码)告诉所有接收机"

可是,各卫星并没有直接发出"钟差",只是给出若干参数,让接收机自己来算:

钟差Δts=a0+a1(t-toc)+a2(t-toc)2

边学边编,瞎编结束.

yuanbangyin · 发表于 2010-7-28 13:49:28

回复【20楼】elder60 60岁老头
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那是在正常定位的情况下才得到的,如果只有两颗星,想知道地表的位置,那必须知道地表的高度参数(这个没定位前是未知的)才可以.而且还有两点,不知道是哪一点.

elder60 · 发表于 2010-7-28 13:55:04

回复【24楼】yuanbangyin 袁邦银
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你说的是对的,是要有高度参数.我在0楼也说了:
3.然我肯定在地球的表面.(当然要加上高度)

yuanbangyin · 发表于 2010-7-28 13:56:26

而用gps定位后测的高度位置,应该是测量的坐标和水平面比较得到的,这时候才得到高度数值吧.

yuanbangyin · 发表于 2010-7-28 14:02:56

如果一点的高度已知,那应该可以根据你说的方法来定位吧,不过同样还要多一颗星来去除时差.

elder60 · 发表于 2010-7-28 14:14:25

回复【27楼】yuanbangyin 袁邦银
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你是对的.
我可不敢提出"根据我说的方法来定位",你想,我才刚开始学"GPS原理"啊.
我是在想:"GPS的发展,为什么会变成现在这样子?" ,想想而已.

gzhuli · 发表于 2010-7-29 00:37:41

回复【13楼】elder60 60岁老头
卫星地址信息是用选择g2的2个bit来实现的.它变化的是起始相位.不过对于解扩,还是一头雾水.
这二天,先理解gps信号的产生.
咕唧霖能帮助解释一下:为什么g1,g2两个序列的反馈选择了3,10和2,3,6,8,9,10吗?
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看来我要先简单介绍一下扩频通信原理？（我也半桶水，太深奥的理论没法细说）
GPS是码分多址，即所有卫星共用同一个发射频率，依靠不同的扩频码来区分。
如果从常规无线通讯的概念来说，多个卫星共用同一发射频率肯定会相互干扰，那如何区分不同的卫星信号呢？这时候就靠扩频码了。
GPS的扩频码是Gold序列。Gold序列是由两个线性反馈移位寄存器产生的m序列异或得来，这两个m序列需要满足最大互相关度约束（即互相关度不超过一定值）。通过控制两个移位寄存器的相位（即抽头位置），能产生一组互相关度很低的Gold序列。

相关程度可以理解为输出的频谱分量，相关度大即输出的信号低频分量大。那么，用其中一个扩频码去和一组互相关度很低的扩频信号做异或（相当于混频）然后积分（即低通滤波），如果本地扩频码相位和信号扩频码相位相同，就可以得出最高的相关值（即最少高频分量），这就完成了解扩。如果扩频码不对，那么输出的大量高频分量就会被当作噪声滤掉，这样就实现了“码分多址”。不知道这么说，扩频解调是不是和传统的PSK解调很相似？无非就是把单一频率的载波换成了一段频谱分散的伪随机码而已。

至于为什么要选择3,10和2,3,6,8,9,10反馈，我也不清楚，只知道m序列的组合很多，为什么GPS选这组，似乎没有资料提到这个问题。Gold序列的原理超出了我的知识水平，属于数学范畴的东西，我也没能力深究。

jielove2003 · 发表于 2010-7-29 00:46:11

mark

armok · 发表于 2010-7-29 01:08:07

老头也玩GPS ？

欢迎加入。迟些网站有大动作。

gzhuli · 发表于 2010-7-29 01:18:50

看完S53MV的DIY GPS接收机，我一直有DIY个北斗2接收机的冲动，可惜一没时间二没钱，貌似玩不转，仅仅是个遥远的梦想而已，哈哈！

littleGnss · 发表于 2010-7-29 08:48:58

回复【32楼】gzhuli 咕唧霖
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北斗2不公布导航电文的格式，做出来，也没法定位啊。

elder60 · 发表于 2010-7-29 09:54:19

回复【32楼】gzhuli 咕唧霖
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哈哈,我也一直在关注北斗的事,希望它有个好运气.
北斗1是双星定位,不过它是双向通信的,不同于其他定位系统.

老兄在【29楼】的回复,我在细读,你的描述方法好像与众不同.尤其这一句:
"相关程度可以理解为输出的频谱分量，相关度大即输出的信号低频分量大"

yuanbangyin · 发表于 2010-7-29 10:05:59

老头对专业的研究精神还是让人很敬佩的.

elder60 · 发表于 2010-7-29 10:44:54

谢谢,瞎想而已.再次谢谢你的资料,这些资料,是我的启蒙资料.
to 咕唧霖:
下文可一看.
点击此处下载 ourdev_571468.pdf(文件大小:265K) (原文件名:m 序列与gold 序列性能分析比较.pdf)

还有一件事也颇有趣:2个m序列在周日0点0分要重置,为什么?

gzhuli · 发表于 2010-7-29 15:13:46

回复【36楼】elder60 60岁老头
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模拟部分在这（导航在页面顶部(THEORY) (ANALOG) (DIGITAL) (SOFTWARE)）：http://lea.hamradio.si/~s53mv/navsats/analog.html

数字调制解调和扩频通讯大部分专业术语都是从数学的角度去描述的，有时候我也觉得很难理解。上面我只是尝试用模拟电路的角度去看整个处理过程，发现和传统无线电通信技术还是有不少共通点的，只不过新技术都围绕DSP转，从数学角度去讨论会比较直接，所以缺少从模拟电路的角度去考虑扩频系统的实现而已。

回复【33楼】littleGnss
北斗2不公布导航电文的格式，做出来，也没法定位啊。
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到4颗星齐全的时候估计美国就会替中国公布电文格式的了……

zhiyuan1106 · 发表于 2010-7-29 17:39:41

回复【33楼】littleGnss
北斗2不公布导航电文的格式，做出来，也没法定位啊。
-----------------------------------------------------------------------
到4颗星齐全的时候估计美国就会替中国公布电文格式的
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北斗民用被破解了，军用是否被破解没被披露

elder60 · 发表于 2010-7-29 18:26:16

ls说的是否这件事:
2007年4月，中国发射了属于其北斗一号系统的首颗地球中轨道卫星。格蕾丝博士(清华赴美女留学生高杏欣)解调了这颗M1卫星上所有民用码广播的三个波段频率（E2,E5b,E6），证实了所有的北斗-M1编码都是Gold码，并且破解出其编码生成器为线性移位反馈寄存器。她还将这些伪随机数码应用于一个软件接收机中获取并跟踪北斗-M1卫星。2008年4月，欧洲人发射了GIOVE-B，即伽利略系统的另一枚试验用原型卫星。格蕾丝又在第一时间破解了其底层编码生成器。

若是,我也觉得没什么.据说,作者在清华的时候参与过北斗项目,且其博士论文的第四章详述了破解的具体步骤.
再说,早晚要公开的.

elder60 · 发表于 2010-7-29 20:10:05

刚找的,維基百科
日期             火箭             衛星    軌道                               使用狀況
2000年10月31日    長征三號A          北斗-1A 地球靜止軌道 140°E                   不明
2000年11月21日    長征三號A          北斗-1B 地球靜止軌道 80°E                      不明
2003年5月25日    長征三號A          北斗-1C 地球靜止軌道 110.5°E                   是
2007年2月3日       長征三號A          北斗-1D 脫離軌道                               否

2007年4月14日    長征三號A          北斗-M1 中地球軌道 21500km 軌道傾角:55°供測試用途
2009年4月15日    長征三號C          北斗-G2 不受控制          否
2010年1月17日    長征三號C          北斗-G1 地球靜止軌道 144.5°E
                                             近地點：35600 x 遠地點：35972.7 km
                                             周期：23.93h 軌道傾角: 1.8°          是
2010年6月2日       長征三號C 北斗-G3 地球靜止軌道 84.5°E 軌道傾角: 20.5°

不过，我不懂：既然是靜止軌道，怎么还有軌道傾角？那位帮忙解一下。

eduhf_123 · 发表于 2010-7-29 20:42:15

回复【40楼】elder60 60岁老头
刚找的,維基百科
日期             火箭             衛星    軌道                               使用狀況
2000年10月31日    長征三號A          北斗-1A 地球靜止軌道 140°E                   不明
2000年11月21日    長征三號A          北斗-1B 地球靜止軌道 80°E                      不明
2003年5月25日    長征三號A          北斗-1C 地球靜止軌道 110.5°E                   是
2007年2月3日       長征三號A          北斗-1D 脫離軌道                               否

2007年4月14日    長征三號A          北斗-M1 中地球軌道 21500km 軌道傾角:55°供測試用途
2009年4月15日    長征三號C          北斗-G2 不受控制          否
2010年1月17日    長征三號C          北斗-G1 地球靜止軌道 144.5°E
                                             近地點：35600 x 遠地點：35972.7 km
                                             周期：23.93h 軌道傾角: 1.8°          是
2010年6月2日       長征三號C  北斗-G3 地球靜止軌道 84.5°E 軌道傾角: 20.5°

不过，我不懂：既然是靜止軌道，怎么还有軌道傾角？那位帮忙解一下。
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“静止”是指经度静止？也就是说，在谁的头顶上，它就一直在TA的头顶上，只是还附加了一个纯南北运动？
“倾角”是运行轨道与赤道（极轴）的夹角？也就是说，南北运动的边界与地心夹角的一半（的余角）？

我也不懂，猜的。

littleGnss · 发表于 2010-7-29 21:33:56

回复【38楼】zhiyuan1106 EGO
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那是发的伪随机序列被破解了，这样你可以得到导航电文，但是没有电文格式，就算解调了，你也不知道怎么计算卫星轨道信息，种差等，

gzhuli · 发表于 2010-7-29 23:26:57

是伪随机序列的生成多项式被破解了，因为导航电文的含义需要系统完全正常工作后才能确认，现在卫星还没射齐，所以还没破译电文格式。
民用码很短，序列数也有限，破解不算什么难事，军用码就没那么容易了。GPS的CA码速率是1.023M，长度1023位，1秒重复1000次。GPS的P码速率是10.23M，重复周期是266天（长度多少位都不知道怎么算了），再套个加密算法变成Y码才发射出来，基本上是不可破译的。
北斗2在GPS成熟运用了这么多年后才出来，前期也参与了欧洲伽利略的研发，肯定吸收借鉴了很多经验，绝对会比GPS强的。
希望北斗2的民用部分的运作能像GPS那样遍地开花，真正提现它的商业价值和技术优势，而不是像北斗1那样的只供关系户使用的封闭系统。

地球静止轨道指的是轨道随着地球自转而同步自转吧？

littleGnss · 发表于 2010-7-30 02:12:05

回复【43楼】gzhuli 咕唧霖
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其实原理上，我们肯定都知道，就是受制于制造技术。像卫星星钟之类的。咱们的卫星寿命太短了。另外轨道精度也不如GPS，因为美国世界各地都有观测站，我们就不行。所以，我们最多也就是和GPS精度持平罢了。

gzhuli · 发表于 2010-7-30 03:34:19

回复【44楼】littleGnss
-----------------------------------------------------------------------
我不是说精度，只是说军用码的加密不会比GPS差的。甚至连民用码都像电波钟那样来个专利保护+芯片专营，那这系统基本上就完蛋了。

elder60 · 发表于 2010-7-30 08:03:14

咕唧霖,我目前理解的553MV的接收机的射频前端大致情况是:

晶振是6139KHz,本振没有用PLL产生,直接倍频.
X15 = 92.085MHz 作为第2本振.
再X8 = 736.68MHz 作为第1本振(利用其2次谐波1473.36来变频)

接收信号1575MHz
第1中频 102MHz 实际是1575-1473.12 = 101.64MHz
第2中频 10MHz 实际是101.64-92.085 = 9.555MHz,(而不是它标的10MHz)

那位能帮我核对一下,我怕老昏头了.

在DSP模块的输入端整形后,就直接用于解扩了.解扩用的是"查表法"(有意思,但我还没搞清楚,和我原来设想的不同)

我纳闷:
1.射频调相是怎么解调的,
2.解扩用的时钟就是晶振的6139KHz(它大约是gold码的时钟1023的6倍)这样能行吗?

littleGnss · 发表于 2010-7-30 08:44:24

回复【46楼】elder60 60岁老头
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传统的使用PLL跟踪载波相位，相位所准后，信号I支路（不同人I和Q定义可能不一样。）就是电文了。

因为CA码是1.023MHz，所以使用2.046M的采样率，就可以了，当然使用的前端带宽越大，采样率越高，接受信号的能量损失越小，而且得到的码相位就相对要准些。

elder60 · 发表于 2010-7-30 09:58:41

回复【47楼】littleGnss
------------------------------------------
传统的使用pll跟踪载波相位，相位所准后，信号i支路（不同人i和q定义可能不一样。）就是电文了。

哪在哪里解扩,愿闻其详.

littleGnss · 发表于 2010-7-30 13:42:07

回复【48楼】elder60 60岁老头
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GPS 接收机跟踪环路框图 (原文件名:Tracking.JPG)

这个图是传统GPS接收机跟踪环路的框图。跟明显，主要由两部分构成：第一部分完成载波剥离，第二部分完成码剥离。经过载波剥离和码剥离后，就只剩下，导航电文了。

那个Carrier NCO就是由PLL控制的，Code NCO就是有DLL控制的。这是因为，信号的载波频率和码相位都是随着卫星和接收机的移动，时钟的漂移等因素影响而变化，所以要保持频率和码对准，就要用PLL和DLL估算本地产生的信号和接收到的信号的误差，并通过NCO进行调整。

elder60 · 发表于 2010-7-30 15:49:05

哦,解扩以后,那是.
不过,对我来说,还是糊里糊涂的,还没有学到那里.
我现在还钻在发端,即GPS信号发生那儿.

gzhuli · 发表于 2010-7-30 19:07:26

回复【46楼】elder60 60岁老头
咕唧霖,我目前理解的553mv的接收机的射频前端大致情况是:
晶振是6139khz,本振没有用pll产生,直接倍频.
x15 = 92.085mhz 作为第2本振.
再x8 = 736.68mhz 作为第1本振(利用其2次谐波1473.36来变频)
接收信号1575mhz
第1中频 102mhz    实际是1575-1473.12 = 101.64mhz
第2中频 10mhz    实际是101.64-92.085 = 9.555mhz,(而不是它标的10mhz)
那位能帮我核对一下,我怕老昏头了.
在dsp模块的输入端整形后,就直接用于解扩了.解扩用的是"查表法"(有意思,但我还没搞清楚,和我原来设想的不同)
我纳闷:
1.射频调相是怎么解调的,
2.解扩用的时钟就是晶振的6139khz(它大约是gold码的时钟1023的6倍)这样能行吗? ......
-----------------------------------------------------------------------

他在IF部分文字说明的最后提到了这一版软件所需的准确晶振频率应该是6139.050kHz：
x15 = 92.08575MHz
x8  = 736.686MHz (二次谐波1473.372MHz)
第一IF = 1575.42 - 1473.372 = 102.048MHz
第二IF = 102.048 - 92.08575 = 9.96225MHz

9.96225MHz第二IF进到DSP后，由D触发器“采样”，采样时钟为6.13905MHz，此后进入数字解调阶段。
SRAM被分成8个4kB区域，每个4kB区域包含 I早/Q早/I晚/Q晚（即I-EARLY/Q-EARLY/I-LATE/Q-LATE）这四个不同相位的扩频码序列。
GPS扩频码长度是1023位（正规应该叫“1023码片”，感觉写起来不方便，不管了），这里会被展开成最大长度为8192位的序列，即最大相位分辨率是1/8位。
不过，这个查找表不是任何时候都用完8192位，因为它是一个可变长序列，长度由82C54的一个16位计数器控制。
通过控制这个计数器和对应修改查找表内容，就相当于改变扩频序列的周期和相位，实现解扩。
到了这一步可以发现，其实6139kHz时钟并非要绝对准确，因为解扩其实是由一个特殊的数字PLL完成的。

回到上一段开头：SRAM被分成8个4kB地址空间，所以每个卫星有一个独立的扩频码序列空间，CPU只需要切换这个地址空间，即可完成卫星切换。
接下来是如何锁定扩频码相位。前面说到每个4kB区域包含 I早/Q早/I晚/Q晚四个不同相位的扩频码序列，这4个序列和中频信号分别异或后进入82C54的4个计数器做积分，然后CPU每1ms读取一次这4个积分器值，就可以知道扩频码序列是否出现相关峰，相位差的趋势是早还是晚，最后根据测算结果调整查找表内容和长度，实现扩频码相位锁定。
说到这里，S53MV这个接收机的工作原理和49楼的图其实是一样的，除了这里只用到 I早/Q早/I晚/Q晚，少了 I准/Q准（即49楼图中的P路信号），因为这里是通过早晚平均计算出来的（牺牲精度？）。

elder60 · 发表于 2010-7-30 21:26:34

好,有点亚采样的意思,是吗?
采样时钟6.13905MHz < 第二IF 9.96225MHz X 2.

SRAM被分成8个4kB地址空间，所以每个卫星有一个独立的扩频码序列空间，CPU只需要切换这个地址空间，即可完成卫星切换。
问题:
1. SRAM的地址是HC4040决定的(只有清零一法),CPU怎么切换它?
2. 是否每次只能处理一个卫星?
3. SRAM内的扩频码序列,要写入,也是要借用HC4040的,所以写入时,将停止解扩过程.对吗?

littleGnss · 发表于 2010-7-30 22:14:25

回复【52楼】elder60 60岁老头
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不是亚采样，因为CA码单边带宽只有1M多，这个和IF频率没有关系，因为我们不需要恢复IF，而是需要恢复GPS的码。

elder60 · 发表于 2010-7-30 22:38:00

对,当然不是亚采样.我只是说"有点亚采样的意思",
好,那姑且叫"像带通采样"吧.好像也不对,你看怎么说好?

楼上对其他问题有什么看法,不妨也谈谈.
再请教一下:CA码单边带宽只有1M多,是在发送端就限制的呢,还是在接收端限制的,还是它本来就这么多.

对数字调制,我整在恶补呢,但就是入不了门.

gzhuli · 发表于 2010-7-30 23:26:11

回复【52楼】elder60 60岁老头
好,有点亚采样的意思,是吗?
采样时钟6.13905mhz < 第二if 9.96225mhz x 2.
sram被分成8个4kb地址空间，所以每个卫星有一个独立的扩频码序列空间，cpu只需要切换这个地址空间，即可完成卫星切换。
问题:
1. sram的地址是hc4040决定的(只有清零一法),cpu怎么切换它?
2. 是否每次只能处理一个卫星?
3. sram内的扩频码序列,要写入,也是要借用hc4040的,所以写入时,将停止解扩过程.对吗?
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中频比采样率高这个问题我也不太明白，他说是相当于第三次变频，原理部分也有提到第三中频是2303kHz，怎么来的没搞清楚。

1. SRAM的A0-A2是由68010控制的。
2. 是的。不过现代的GPS都是多通道并行处理的了。
3. 是的，不过不会频繁写入，因为锁定卫星后会经常变的只是相位，改相位只需要改复位4040那个计数器，不需要改查找表。这个东西的性能估计只能满足固定定位或低速运动定位，运动速度变化剧烈的话频率变得厉害，估计会因为来不及更新查找表而失锁。

littleGnss · 发表于 2010-7-30 23:44:08

回复【55楼】gzhuli 咕唧霖
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因为采样率比中频要低，所以会出现频谱的折叠。这样如果是实采样的话，9.96MHz的中频就会折倒
9.96225-6.13905-6.13905/2 = 0.7537 MHz，这样就相当于对0.7537的中频采样。所以在做编程实现时，你用9.96和0.7537是一样的。

CA码带宽是1M，2M的采样率就足以恢复CA码了，所以6M是绰绰有余了。

elder60 · 发表于 2010-7-30 23:53:21

回复【55楼】gzhuli 咕唧霖
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SRAM的A0-A2是由68010控制的。居然没注意到.

一个想法:
北斗3 4星都是靜止軌道,估计用卫星接收天线来接收,还是有可能搜索到的,也来"解破"一下,如何?

elder60 · 发表于 2010-7-31 07:10:27

为讨论方便,我把其DSP的图贴上:

(原文件名:fig41 ■42 DSP.gif)
啊,看不清,要点击图打开后才能看清.

gzhuli · 发表于 2010-7-31 11:35:48

玩北斗2要解决的现实问题就是1561.098MHz或者1207.14MHz的天线和LNA的DIY问题，得有矢量网络分析仪才好搞。
美国的分析资料说1207MHz的信号最强，即使1561MHz的信号强度都比GPS高7dB，而且北斗2的扩频增益比GPS高3dB，看来接收应该是很轻松的。
而且以现在的技术来说，DIY北斗2就轻松得多了，应该可以一次混频后就直接用高速AD采样进FPGA处理，结构简单多了。

elder60 · 发表于 2010-8-1 09:42:25

回复【59楼】gzhuli 咕唧霖
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如果先不用抛物面天线来采集数据,在事先不清楚卫星参数的情况下,估计玩不了.
抛物面天线+靜止軌道卫星采集的信号最有利于试验了.信噪比高,又没有多普勒频移.

伽利略原来定的频率是 1561-1569MHz,北斗二把它先占了,那伽利略现在的频率是多少呢?

另请各位大虾帮我确认:L1通道中到底有没有P码的成分?下图是否正确? 这根线到底有没有?
通常人称GPS中有"扰码',是否就和这根线有关?
如果P码不来"搅和"L1通道,则对于我这样的只关心民用导航的初学者来说,是个大大的福音.

(原文件名:这根线到底有没有.jpg)

elder60 · 发表于 2010-8-1 12:06:32

回复【5楼】yuanbangyin 袁邦银
回复【1楼】elder60 60岁老头
另外,玩过网站卖的j21,见
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1462560&bbs_page_no=1&search_mode=4&search_text=cc<a class=tt4 href="http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=3906383" target=_blank>stc</a>&bbs_id=9999
其中有一张阿莫拆解j21模块的照片,现附上.
请那位大侠能说说上面......
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应该最上面一块是高频混频等电路,最大的是gps解码芯片,另外一块是存储器.

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先生能否提供最上面一块射频前端IC的资料.若可,我打算把网站卖的j21的该IC"开个天窗"看看.

elder60 · 发表于 2010-8-1 12:40:21

说到北斗,北斗就到.刚电视报道:今天5时30分,发射了第五颗北斗导航卫星。这是又一颗倾斜同步轨道卫星.
据原方案,北斗二有5颗同步轨道卫星,不知现在是第几颗了.
我的理解是用同步轨道卫星的信号,多普勒频移要小得多.(无倾角的同步轨道卫星,则多普勒频移=0,当然接收机不移动).
而且又不要换星.是否这样就能极快地启动.
看来,这5颗星将只覆盖亚太地区.

另,上月有报道:《法制晚报》记者独家从北斗卫星导航系统内部获悉，除去今年1月17日和6月2日已经发射的第三颗和
第四颗北斗导航卫星外，我国还将于今年8月份后再发射三颗北斗导航卫星。

god-father · 发表于 2010-8-1 22:00:30

要弄的东西太多了不想深究直接拿模块上

gzhuli · 发表于 2010-8-1 23:17:01

回复【60楼】elder60 60岁老头
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像S53MV那种四螺旋天线接收效果已经很好了，在不知道详细卫星轨道参数的情况下，锅反而无法跟踪卫星。而且DSSS信号收下来也是一堆宽带噪声，仪器很难光凭RF信号来判断天线是否对准卫星的。

L1有P码，P码速率10.23MHz，过不了带宽只有2MHz的中频带通滤波，对C/A码影响不大。

elder60 · 发表于 2010-8-2 08:22:40

由于个性使然,最近我力图较直观,通俗,感性地了解gps的信号.
在RF方面,我最薄弱的方面就是PM,特别是PM后的频谱,以及经窄通带滤波后的波形是什么样的?..等等
(如果是AM,FM则极易理解)
下图所示,是否对?

(原文件名:一样的吗.jpg)

ndust · 发表于 2010-8-2 08:49:30

quzegang · 发表于 2010-8-2 09:14:34

mark

elder60 · 发表于 2010-8-3 08:26:03

回复【65楼】elder60 60岁老头
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对于自己提出的问题,自己的答案是: 是一样的,因为图中上面的2个调制器是采用调相,调相就是异或,可以互换.不知对否?

本来打算用2天的时间来理解GPS的信号,结果用了7天时间,确实是人老了.
回头将把我所理解的东西,用图的方式贴出来.

接下来,是学习接收,也就是littleGnss在【49楼】说到的 GPS接收机跟踪环路的第一部分:载波剥离.也就是解调相.
也就是把【65楼】图中的红G(C/A码+P码)恢复出来. (当然,再接下去,就是解扩了.)

在学习过程中,仍希望得到各位老师的帮助.

我相信,当把这些搞清楚后,可以玩不少的东西,当然,不仅是GPS,比如,遥控,测距等.

elder60 · 发表于 2010-8-4 08:37:32

我又糊涂了,有的资料是这么讲的:

(原文件名:CA和P码的调制是正交的吗.jpg)

不知哪个对? 那个90度移相有没有?

gzhuli · 发表于 2010-8-4 09:20:35

对，有90度移相，C/A码和P码是正交的。

elder60 · 发表于 2010-8-4 22:39:33

猜想一下GPS接收机接收的信号是什么样的? 考虑多个卫星.

卫星运动引起的载波多普勒频移

  当卫星高度=26560km,线速度=3874m/s时,
  当卫星处在我们的水平方向时,多普勒频移最大。
此时,卫星面相对于我们的速度约等于929m/s.
  此速度对L1载波频率(1575.42MHz)产生的多普勒频移约为4.9kHz.
  对C/A码1.023Mb/s产生的多普勒频移约为3.2b/s.
也就是引起的变化为3.096*10^(-7).

当研究尺度是1ms(1023个码片)时,多普勒频移只是增加或减少了0.0032个码片.
它不影响解扩.

elder60 · 发表于 2010-8-5 08:28:59

求最大卫星距离差
当卫星高度=26560km,地球半径=6368km;比值约=4.17
最近卫星在头顶上,距离=26560-6368=20192km
最远卫星距离=(26560^2-6368^2)^0.5=25785km
最大卫星距离差=5593km

最大卫星信号时间差=5593km/3*10^5=18.64ms;
也就是18.6个C/A码,19027个码片;比一个D码码片时间小一点.

不知错否?当然,这是极限情况.

elder60 · 发表于 2010-8-7 11:31:03

谁能提供GRF2i/LP的资料?不胜感激!
老头实在找不到,半天,只有这个:

(原文件名:SiRFstarIIe_LP 框图.gif)
看不清,JPG如何?

(原文件名:SiRFstarIIe_LP 框图.jpg)

elder60 · 发表于 2010-8-9 21:50:04

求静止卫星的仰角α方位角β(忽略倾角)

地球半径=6378km,卫星高度=35786km
站经纬度θ=31.25° 经度φ0=121.5°
北斗三号经度φ3 = 144.4°
北斗四号经度φ4 = 84.4°

求静止卫星的仰角方位角:
仰角α= arctg((cosθ*cos(φ0-φ)-0.15127)/(1-cos^2θ*cos^2(φ0-φ))^0.5)

cosθ = 0.8549;φ0-φ3=-22.5; φ0-φ4=37.1
仰角α3 = arctg((0.8549*(0.9239)-0.15127)/(1-0.7309*0.8536)^0.5)
= arctg((0.7898-0.15127)/0.3761^0.5)
= arctg((0.63853/0.6133)
= arctg(1.0411)
= 46.15°
仰角α4 = arctg((0.8549*0.7976-0.15127)/(1-0.7309*0.6362)^0.5)
= arctg(0.5306/0.7314)
= arctg(0.7255)
= 35.96°
*****************************************
方位角β= arctg(tg(φ0-φ)/sinθ)

β3 = arctg(tg(-22.5)/0.58773) = arctg(-0.7048)
= -35.17°
β4 = arctg(tg(37.1) /0.58773) = arctg(1.2868)
= 52.15°

elder60 · 发表于 2010-8-9 22:17:29

有个GRF2i的框图,但仍然没找到GRF2i/LP的资料.继续请各位帮忙.

(原文件名:GRF2i 内部结构.jpg)

newID · 发表于 2010-8-9 23:36:22

mark

elder60 · 发表于 2010-8-11 16:13:13

北斗一号无线电波频谱比较宽.
点击此处下载 ourdev_574358.pdf(文件大小:300K) (原文件名:卫星系统北斗一号无线电波的频谱特征.pdf)

用剪刀刮开一条边,终于把J21打开了,目的是引出一些信号看看.可惜GRF2i/LP的引脚还不清楚,要测绘电路图了.

(原文件名:打开的J21的模块1.jpg)

咕唧霖在【51楼】提到的I准/Q准是否就是所谓"本地C/A码"? 本地C/A码经时移得超前码(早)和延迟码(晚),时移=或<半个码元.
另,在这个接收机里,本地C/A码是内含中频载波的一种码,我这样理解对吗?

至于又出来个I和Q,没有理解.

STM32比68010强,是否意味着STM32也可胜任?

luzhengmao · 发表于 2010-8-18 04:54:08

A. 不要想着地球表面 GPS计算坐标都是以 ECEF 计算的也就是固地固心 X Y Z
算完这个后套个椭球计算 wgs84 坐标。
B. 卫星轨道也不完全精确所以做高精度定位后处理的话可以去下载精密星历
实时收到的星历只是卫星运行轨道的预估，精密星历是观测站观测的实际走过的轨道。

参考：

ECEF - Earth Centered Earth Fixed -- 地固地心直角坐标系

IGS共提供经过解算的三种类型的GPS星历，钟差和地球定向。

最终星历在12天以后可用。
快速星历在大约17小时后可用。
超快星历一天公布四次（UT时间的3点、9点、15点和21点），包含48小时的卫星轨道值，前24小时的轨道值来自观测值后24小时来自估算值。文件名称依照该文件的中点时间，亦即：UT时的00点、06点、12点和18点。

http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods_cb.html

jinqun · 发表于 2010-8-25 17:02:40

回复【2楼】yuanbangyin 袁邦银
回复【楼主位】elder60 60岁老头
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点击此处下载  (原文件名:差分gps定位技术与应用.pdf)
点击此处下载  (原文件名:gps全球定位系统及其应用.pdf)
点击此处下载  (原文件名:gps及其通信组网.pdf)
点击此处下载  (原文件名:gps卫星定位的应用与数据处理.pdf)
点击此处下载  (原文件名:gps应用程序设计.pdf)
点击此处下载  <fon......
-----------------------------------------------------------------------

大家对初学者的帮助真是太热情了的

elder60 · 发表于 2010-9-5 13:29:51

这可是我在学前班发的帖子啊.再复习一下,感触良多.
很多确实是很幼稚的,不过我现在升级了,我是一年级了.我在进步中.

年轻朋友们,和我一起进步吧.

yuhang · 发表于 2010-9-5 13:45:43

我有整套的北斗射频部分

收发完整，中频5Mhz

elder60 · 发表于 2010-9-5 13:50:09

好极了,能发上来吗?

yuhang · 发表于 2010-9-5 13:57:15

(原文件名:P1000692.JPG)

(原文件名:P1000697.JPG)

(原文件名:P1000699.JPG)

yuhang · 发表于 2010-9-5 13:59:09

另外还有LNA PA等

一大堆

elder60 · 发表于 2010-9-5 14:07:00

啊,这样的啊,那我可玩不起了.再说要被太太骂的啊!
不过这样的结构,我还是能理解的: 稳定,要开发是必须的.
LS能解说一下吗?

hclcwx · 发表于 2010-9-5 18:19:27

ding

Leibniz007 · 发表于 2010-9-7 00:51:56

对于现在的GPS系统来说，不能这么算的，还有时基传播时间的问题，四个未知量，需要四个方程，即4个卫星

Leibniz007 · 发表于 2010-9-7 00:57:38

LZ这个想法需要同时知道本人到两颗卫星的距离，那么就需要客户端GPS装置能和卫星有同一的时基标准
而且卫星和地面距离不够高，传输电磁波的时间太短，这样对时钟的要求就更高了
手持的装备要达到高精度的时钟很困难吧，成本很高

而且与地球只有两个交点是建立在地球表面是标准球面的前提下，实际上地球表面是凹凸不平的，LZ提到的这个圆形在地表附近的曲率和该处山脉之类的曲率一样，可能就有多个交点

bipengjiang · 发表于 2010-9-13 17:52:03

mark

witnessiz · 发表于 2010-9-26 01:24:30

mark 啊

lbhj310 · 发表于 2010-9-26 10:43:24

mark

chunk · 发表于 2010-9-26 15:43:50

顶俄罗斯人

yl604922959 · 发表于 2010-9-26 16:56:04

帅啊

yjamd · 发表于 2010-9-26 18:35:53

mark

muzheyun · 发表于 2010-11-8 20:59:45

学习,学习

tmfwt · 发表于 2011-6-27 12:03:13

好贴！

hzqy110 · 发表于 2011-6-27 12:08:47

linghu2 · 发表于 2011-6-27 13:16:07

回复【40楼】elder60  60岁老头

2010年1月17日    長征三號C          北斗-G1 地球靜止軌道 144.5°E
                                             近地點：35600 x 遠地點：35972.7 km
                                             周期：23.93h 軌道傾角: 1.8°          是

不过，我不懂：既然是靜止軌道，怎么还有軌道傾角？那位帮忙解一下。
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估计是轨道没有定位好,和静止轨道有误差

feighh · 发表于 2011-6-27 16:50:18

mark

aazhou2835 · 发表于 2011-7-10 22:19:19

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我在哪里? 我的理解错在哪里?

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