GPS卫星发射的信号中包含哪些码?

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GPS卫星发射的信号从结构上可以分成载波、PRN码和数据码三个部分。
载波
每个卫星上都安装有一个高精度的原子钟来提供时间基准，并且，各卫星之间的时钟是经过校准而且保持严格同步的。原子钟产生10.23 MHz的基准频率，然后依此基准频率，分别产生L1和L2两个载波频率。

L1载波的波长为0.19m，L2载波的波长为0.24米。两个频率上都调制有PRN码和数据码，其中，在L1载波上调制有C/A码和P(Y)码，分别调制在同向分量和正交分量上；L2载波上只调制了P(Y)码。信号的表达式为：

式中：PC，PY1，PY2分别是三个信号的平均功率；D是卫星播发的数据码，也就是导航电文；C表示C/A码，P表示P(Y)码；θL1和θL2分别是L1和L2载波的初始相位。
PRN码
GPS系统是一个基于码分多址的系统，所有的卫星共用相同的频点，各卫星之间通过PRN码来进行区分，这就要求PRN码具有良好的自相关和互相关特性。PRN码在系统中又被用作测距码。C/A码

C/A码发生器逻辑图C/A码是一种周期为1023个码片的金码，调制在L1载波上，其产生原理如图13所示。在设计之初选择了37个PRN码，其中1~32号由卫星使用，33~37保留给地面使用。产生的C/A码如图所示。

卫星C/A码C/A最重要的特性是其相关特性，包括自相关和互相关。高的自相关峰值可以用于确定C/A码的码相位，作为测距使用。低的互相关峰值可以保证不同卫星之间不会产生干扰。

C/A自相关和互相关图产生1号卫星和2号卫星的C/A码，分别作自相关和互相关运算，结果如图15所示。从图中可以看出，C/A码的自相关函数有一个尖峰，表示当延迟为0时，C/A码完全对齐，相关值非常大，而延迟超过一个码片后，相关值迅速下降。利用C/A码的强自相关特性有助于精确测量主峰的位置，确定C/A码的起始位置。而互相关函数则一直保持较低水平，说明不同卫星之间的C/A码没有相关性，不会互相影响。P码

P码发生器逻辑图P码是另一种PRN码，调制在L1和L2载波上，其产生原理如图16所示。P码的周期为7天，码率10.23MHz。在GPS系统中，使用的是加密后的P码，称为P(Y)码。和C/A码类似，P码同样具有良好的自相关和互相关特性。
数据码
数据码是调制在载波上的导航电文，数据码的码率为50 bps，导航电文中包含有时间信息、卫星星历、历书数据等。载波、C/A码和数据码三者之间的长度关系如图所示。

载波、C/A码、数据码之间的长度关系
本文节选自精品课程：

导航卫星信号分析与GNSS-SAR仿真

WORD文档共50页。介绍和分析了四大导航卫星系统的信号分析，并以GPS的C/A码为例进行了导航卫星的产生以及相关特性的分析，并利用C/A码和P码在不同的模式下进行了成像仿真。为理解导航卫星以及新体制SAR成像奠定了基础。

文档目录：

代码列表：

    1. 产生GPS卫星的C/A码

    2. C/A码的自相关与互相关

    3. 菲涅尔反射系数和卫星高度角的关系图

    4. 相干处理增益

    5. GNSS-SAR成像信噪比

    6. 线性调频信号时域和频域图

    7. 线性调频信号的脉冲压缩

    8. C/A码模糊函数

    9. GPS的L1信号频谱

    10. 距离多普勒等高线图

    11. 距离向分辨率等高线图

    12. 距离向分辨率地面投影等高线图

    13. 方位向分辨率地面投影等高线图

    14. 方位向分辨率地面投影等高线图

    15. 不同模式和不同码的GNSS-SAR成像仿真

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