L1L5双频定位系列文章之二：GPS L5信号的前生今世

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GPS L5信号的由来

GPS L5信号不是自GPS系统一开始就有的，而是随着卫星定位技术被广泛使用，人们对定位系统要求越来越高应运而生的。

GPS系统是美国全球卫星定位系统的简称，从1980年发射至今已经经历了30多年。GPS系统初始目的只是为了服务美国全球军事活动而设计，每颗卫星都发射两个载频的信号L1（1575.42MHz）L2（1227.6MHz）。我们现在常用的L1 C/A码的信号在初期的设计上不是用来定位的，而是用来帮助捕获P码的，因此C/A称为粗码或捕获码，P码称为精码。然而美国政府没想到的是民用接收机技术发展很快，即使使用C/A码也可以达到最高3米的定位精度，同时带动的GPS产业也十分巨大。在此背景下美国政府决定进行开展GPS现代化，即在新发射的GPS卫星上增加更好的民用信号L5。

Ref.GPS ICD IS-GPS-705

GPS L5信号有哪些特点，解决了哪些问题？

作为早期设计的定位信号GPSL1 C/A有很多缺陷，比如：

互相关性不好，会影响到信号的截获和信号的完好性C/A码自相关旁峰不够低，有可能影响信号截获抗干扰能力，包括抗窄带干扰的能力弱易受多径影响没有纠错编码

新的GPSL5信号从设计初始来解决L1C/A的问题：

L5的载频是1176.45MHz，因此波长更长，衍射能力更好，自由空间衰减更小，达到地面的功率也会更高。同一条件下，L5信号比L1信号的功率高6个dB也就是4倍左右。L5两个通道的伪随机码的速率均为10.23Mcps，周期为1ms或10230个基码，而不是C/A码的1.023Mcps和1023个基码。码速率提高了10倍因此码片的长度变小了10倍，抗多径的能力自然也提高了。（关于多径的问题我们会在后面作为独立主题进行讨论）导航(电文)数据本身的速率仍是50bps，然而在L5中要对其作1/2比率的前向纠错卷积编码，其速率变成了100sps。此时的L5信号具有了导航电文纠错能力，可提高在低功率环境下定位速度。L5信号由两个幅度相等而相位正交的分量组成，一个分量载有卫星的导航电文(或叫做数据信号)，一个未载有数据称之谓无数据（或导频）信号。无数据通道没有180模糊性，从而改善了载波恢复能力，可实现瞬时载波模糊性解。

思博伦多星群多频模拟器GSS7000

思博伦自1980年代，向美国宇航局NASA提供第一台GPS模拟器以来，专注模拟器研发与生产30余年，积累了大量相关测试经验，提供完善的GNSS测试解决方案。

思博伦模拟器产品的最大特点，是所有仿真模拟基于原初理论“firstprinciple”。从仿真所有卫星运动轨道开始，实时计算生成完全的导航电文，按ICD标准进行调制，在信号中加入钟差、轨道误差、相对论误差、电离层、对流层等误差，并同时仿真出载体接收天线在各种运动状态下的信号。所有计算均实时完成，无需提前下载数据或预执行场景。

思博伦GSS7000可支持目前世界上已有的和将要发布的所有卫星导航信号，是目前支持导航系统最全面的卫星定位模拟器，其可支持的信号见下表：

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