II. Hệ thống định vị toàn cầu GPS:
b) Cấu trúc tín hiệu GPS:
Các đồng hồ nguyên tử trên mỗi vệ tinh được dùng để tạo ra một dao động cơ bản với tần số là f0=10.23MHz. Các sóng mang L1, L2 và mã giả khoảng cách được tạo ra từ tần số cơ bản này bằng các mạch nhân /chia tín hiệu như sau: _Tần số L1: f L1 = 154f0 = 1575.42MHz (tương đương với bước sóng: L1 = c / f L1 19cm).
_Tần số L2: f L2 = 120f0 = 1227.3MHz (tương đương với bước sóng: L2 = c / f
L2 24cm).
Mã C/A: là một chuỗi các bit ±1 có tần số bằng f0/10. . Mã C/A được sử dụng chủ yếu để xác định mã P và dùng cho dịch vụ định vị chuẩn.
Mã P: là một chuỗi các bit ±1 có tần số chính bằng f0 và chu kỳ lặp lại của mã này là 7 ngày và đây là mã giả khoảng cách dùng cho dịch vụ định vị chính xác.
_Bản lịch vệ tinh: là các bit dữ liệu chứa các thông tin của vệ tinh. Luồng bit dữ liệu này có tần số rất thấp (50Hz).
Các mã giả khoảng cách và dữ liệu bản lịch được điều chế trên các kênh sóng mang để truyền đến máy thu người sử dụng theo sơ đồ nguyên lý sau:
Hình 5: Cấu trúc tín hiệu GPS.
Hình 6: Cấu trúc dữ liệu vệ tinh GPS.
Mã nhiễu giã ngẫu nhiên C/A và P được tạo ra từ các thanh ghi dịch có hồi tiếp như sau:
G1 = 1+x3+x10 G2=1+x2+x3+x6+x8+x9+x10
Hình 7: Phương pháp tạo mã nhiễu giả ngẫu nhiên C/A.
Thanh ghi G2 có tất cả 32 cặp tế bào khác nhau (1-2, 1-3, 1-4, 1-6, 1-8...), tương ứng với 32 mã giả ngẫu nhiên C/A trong hệ thống. Tại mỗi xung đồng hồ (1.023 Mhz), các bit trong thanh ghi được chuyển sang đầu ra (bên phải thanh ghi) và một giá trị mới được đưa vào đầu vào (bên trái thanh ghi) bởi bộ cộng nhị phân tổng hợp (modulo-2). Kết hợp khác nhau các kết quả đầu ra của thanh ghi G2 khi thêm vào đầu ra của G1 sẽ dẫn đến các mã khác nhau.
Mã P cũng được tạo ra theo một nguyên tắc tương tự như mã C/A nhưng sử dụng đến 4 bộ thanh ghi. Các bước sóng của mã này dài gấp 10 lần so với mã C/A (gần bằng f0) và chu kỳ lặp lại của mã này là khoảng một tuần (Lặp lại vào mỗi tối thứ 7). Ngoài ra, mã P còn được mã hóa thông qua mã “W” (mã bí mật) để kết hợp tạo thành mã “Y” được sử dụng cho mục đích quân sự. Mã này có thể xuyên qua các vật thể rắn như núi, nhà....