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'21GPS系统组成与信号结构解析 GPS信号特性GPS卫星发射的信号包括载波、扩频码、导航电文三部分。载波频率有2个：L1:频率1575.42MHz;波长：19.03cmL2:频率1227.6MHz;波长：24.42cm原因：有助于消除电离层引起的延迟误差扩频码：伪随机码(PRN)C/A码：基码速率：1.023MHz，长度1023bit，周期1ms，码历元对应293.1m，C/A码周期对应300km。P码：基码速率：10.23MHz，周期7天，无法象C/A码那样搜索，只能由C/A码辅助捕获。AS启动后P码被加密为Y码。导航电文：数据，50bit/s基本频率f010.23MHzL11575.42MHzC/A码1.023MHzP码10.23MHzL21227.6MHzP码10.23MHz50bps数据码（导航电文，或D码）÷10×154×120 2.4GPS信号特性L1上调制C/A码导航电文与P码导航电文，L2频率除了调制P码导航电文外，还可调制C/A码导航电文，或单独调制P码，具体哪种情况由控制区段选择，并由L1频率上调制的电文加以指示。 使用扩频码传输数据降低对系统信噪比的要求。C-信道容量。B-信道带宽。S-信号平均功率。N-噪声功率。信道容量一定的情况下，信道带宽高，则信噪比低。提高信道带宽，可以允许小功率发射有用信号。 C/A码与P码的产生——源于M序列C/A码是一种G码,G码由M序列产生。M序列：最大长度伪随机二进制序列电平＋1代表逻辑0，电平－1代表逻辑1产生：由带反馈通道的n级移位寄存器生成每个带反馈通道的n级移位寄存器都能生成一个二进制序列，但不一定具有最大长度。只有某些特定的反馈才能生成最大长度的序列。n级移位寄存器能表示的数有个，去掉全0，有个，因此最大长度是 4级M序列发生器M序列clk1234100012100030100400105100161100701108101190101101010111101121110131111140111150011160001M序列的产生f(x)=1+x3+x4 M序列的性质1的个数比0的个数“多1”。M序列延时了r个码之后与原序列模2相加，得到的序列为原M序列延时q个码后的序列。 M序列的自相关函数电压的“×”M序列的⊕ M序列的互相关特性n级M序列,存在一组Mn个序列，该组内：两两互相关函数为三值函数 M序列的互相关特性该组内的M序列两两互相关函数比其它序列的互相关函数绝对值的最大值小。nNpM序列个数Mnt(n)/Npρ95114820.0650.321010236030.0640.37组内个数不多 编码确定(知道生成器的结构即可)长度自相关函数M序列自相关函数M序列的特点 G码两个长度相同、互相关函数极大值最小的m序列逐位模2相加构成。n级移位寄存器构成的m序列长度，两个长度为N的m序列模2相加得到的G码长度为N，其中一个m序列相位移动N次，就可得到N个这样的G码。C/A码的产生两个10级反馈移位寄存器产生的G码。每星期日子夜零点，寄存器全置1。码长：1023bit码元宽度：0.97752微秒，对应空间传播距离293.1mC/A码周期1ms通过搜索方法捕获，其上的电文可以辅助捕获P码，又称捕获码用于测距，因此又称测距码 P码产生用4个12位的移位寄存器。长度>38个星期。被分为37个独立序列，在1星期结束时截断。每个序列长6.1871Х1012，重复周期7天。为每一个序列编号1~37，1~32用于空间区段，33~37保留（如用于同步卫星、地面基准站）。时间基准源10.23MHzX1产生器X2产生器X1周期输出移位i10.23MHz1.5s周期脉冲P码X1X2每周六午夜零点置初态产生P码的原理方块图i=0,1,2,……,36 C/A码与P码的特点码序列精确已知自相关函数具有随机序列的特性C/A码自相关函数互相关函数用户可以复现用户可以区分不同卫星信号 导航电文数据结构每帧电文长度1500bit，播发速率50bit/s，用时30s每帧电文被划分为5个子帧每子帧长度300bit,播发用时6s每子帧被划分为10个字每字长度30bit,播发用时0.6s1、2、3子帧每30s重复一次，每小时更新一次4、5子帧各有25页，每30s各播发1页，750s全部播完 子帧的结构每个子帧的第1个字为遥测字TLM，作为导航数据前导，标志子帧的开始。包括：同步码、操作控制区段注入数据时的状态信息、诊断信息等。共30bit前8bit----捕获信息的前导9～22bit----遥测电文：操作控制区段注入数据时的状态、诊断和其它信息，指示用户是否使用该星23、24bit----无意义25～30----奇偶校验 子帧的结构每个子帧的第2个字为交接字HOW，包含辅助用户捕获P码的信息。导航电文的数据存在于第3～10个字。 子帧的结构 数据块——1第一子帧的第3～10个字为数据块——1包含信息如下：卫星时间计数（周数，最多1024个星期）1980.1.6凌晨——1999.8.22子夜，1999.8.23凌晨——2019.4.6子夜调制标识码（指示L2上调制P码还是C/A码）卫星测距精度URA<2N(给出的是N值，N＝15精度不可靠导航数据与信号编码是否正常卫星钟参数对应的参考时刻toc卫星钟钟差校正参数相对论效应：卫星钟每秒比地面钟快448ps10.23MHz10.22999999545MHz时间偏移不是常数，残余误差修正dt=a0+a1(t-toc)+a2(t-toc)2电离层修正延迟数据 数据块——2第2、3子帧的第3～10个字为数据块——2其内容为卫星星历(ephemeris)和龄期AODE。星历：精确描述天体（如GPS卫星）位置的以时间为变量的函数的一组参数。如对轨道描述：轨道倾角、偏心率、半长轴平方根、星历参考时间等。龄期：星历数据校正后，只能在不长的时间内使用，如果星历过旧，则精度下降。龄期就是提供这种信息的。第4、5子帧第3～10个字内容包括：全部卫星的概略星历，称为历书（almanac），每子帧只能播发历书的一页。用于辅助用户捕获卫星信号。卫星的健康状况、防电子对抗信息。GPS系统时与UTC时间的关联参数。 GPS接收机如何获得卫星位置？卫星的位置是通过6个轨道根数（轨道参数）和当前时间实时计算出来的。6个轨道根数及其意义轨道平面倾角iInclinationoforbitalplane 6个轨道根数及其意义卫星的位置是通过6个轨道根数（轨道参数）和当前时间实时计算出来的。轨道平面倾角i升交点赤经ΩRightascensionoftheascendingnode 6个轨道根数及其意义卫星的位置是通过6个轨道根数（轨道参数）和当前时间实时计算出来的。轨道平面倾角i升交点赤经Ω椭圆轨道半长轴aSemimajoraxisoforbitalellipse椭圆轨道偏心率eEccentricityoforbitalellipse回忆： 6个轨道根数及其意义卫星的位置是通过6个轨道根数（轨道参数）和当前时间实时计算出来的。轨道平面倾角i升交点赤经Ω椭圆轨道半长轴a椭圆轨道偏心率e近地点角距ωargumentofperigee 6个轨道根数及其意义卫星的位置是通过6个轨道根数（轨道参数）和当前时间实时计算出来的。轨道平面倾角i升交点赤经Ω椭圆轨道半长轴a椭圆轨道偏心率e近地点角距ω平近点角Mmeananomaly卫星自近地点以平均角速度运行到某时刻，其矢径扫过的角度。近地点远地点矢径Oba 偏近点角真近点角和矢径夹角PO’S’称为偏近点角(eccentricanomaly)，记为EE=M+esinE近地点远地点矢径ObaO’PSS’夹角POS称为真近点角(trueanomaly)，记为f开普勒方程升交点fE 如何计算卫星在三维空间中的坐标？升交点轨道平面坐标Oxyx’升交点近地点OyX 计算任意时刻的平近点角Mk卫星导航电文中已给出参考时刻toe的平近点角M0，故t时刻的平近点角为Mk＝M0＋n×tk?? 计算归化时间tkGPS卫星的轨道参数是相对于参考时间toe而言，因此需要计算当前GPS系统时t相对于时间原点toe的归化时间tktk=t-toe考虑到GPS时间是以周为单位7day×24h/day×3600s/h＝604800s当tk>302400s时，tk应减去604800s。当tk<-302400s时，tk应加上604800s。 计算卫星运行平均角速度n卫星运行的平均角速度计算值，地球引力常数卫星平均运行角速度导航电文给出的改正数 计算任意时刻的偏近点角和真近点角夹角PO’S’称为偏近点角(eccentricanomaly)，记为EEk=Mk+esinEk近地点远地点矢径ObaO’PSS’夹角POS称为真近点角(trueanomaly)，记为f计算升交角距近地点角距，导航电文提供开普勒方程升交点fE 计算摄动改正项计算升交角距、卫星矢径、轨道倾角的改正量导航电文提供计算改正后的升交角距uk、卫星矢径rk、轨道倾角ik导航电文提供 计算卫星在轨道平面上的位置在轨道直角平面坐标系中，卫星的位置升交点升交角距ukOX’Y轨道平面坐标 如何向地心地固坐标中转换？ 计算任意时刻升交点经度Ωk可从导航电文获得地球转速，已知注意，Ωk不是惯性坐标中的升交点赤经，而是地理坐标中的经度。 计算任意时间卫星在WGS-84坐标系中的位置将轨道平面坐标绕地心——升交点轴旋转角度-ik，再绕地极旋转-Ωk，即可获得WGS-84坐标。轨道平面坐标旋转矩阵 接收机能够以较高的频率计算出卫星在WGS-84坐标中的位置。准确计算卫星位置的前提是准确知道时间。为了给用户定位，接收机还需要能够以同样高的频率测量与卫星之间的距离。接收机只能每30s才收齐一帧导航电文,却可以实时计算卫星的位置。 ******* 开普勒第三定律平均角速度周期半长轴万有引力常数和地球质量 真近点角与偏近点角的关系以O为原点的极坐标椭圆方程近地点远地点矢径ObaO’PSS’fE联立，消去cosf代入*矢径长度与偏近点角关系，后面还要用 计算任意时刻的升交点经度Ωk=Ω-GAST天球赤道春分点格林威治本初子午线升交点GAST升交点赤经Ω升交点地理经度Ωk参考时刻toe的升交点赤经升交点赤经变化率周起始时刻的GAST地球转速GPS时间星历中包含 GPS系统组成回顾组成：卫星星座（空间区段）、地面控制/监视网络（操作控制区段）和用户接收设备（用户设备区段）用户设备由什么组成？ 接收机分类按接收的数据形式划分：C/A码伪距C/A码伪距，L1载波相位C/A码伪距，L1载波相位，L2载波相位C/A码伪距，P码伪距C/A码伪距，P码伪距，L1载波相位，L2载波相位L1载波相位L1载波相位，L2载波相位按用途划分：导航型：动态测量，实时处理测地型：静态测量，事后处理授时型：时间测定和频率控制按通道方式分类时序接收机多路复用接收机多通道接收机 按载体类型分测地型车载舰载机载星载弹载手持测地手持手持车载 用户接收设备包括天线与接收机功能：处理由卫星发射来的L波段信号，确定用户PVT。天线：右圆极化，带宽、安装面积。几何中心、相位中心不重合，L1、L2的相位中心不重合，随卫星方位变化，最多不超过2cm，甚至只有几个毫米。差分应用时，短基线应用选用同种天线基线(baseline)：差分应用中两GPS天线连线，矢量。 各种用户天线车载天线车载天线授时天线测量天线航空天线海用天线 几款嵌入式接收机轻的质量只有十几克长度只有几个厘米接收机如何工作？如何测量与卫星的距离？这些问题都与卫星播发的信号有关 脑病疾病系列培训主讲人：陈国林2012年10月12日 脑科学脑科学，狭义的讲就是神经科学，是为了了解神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间的变化过程，以及这些过程在中枢功能控制系统内的整合作用而进行的研究。（美国神经科学学会）广义的定义是研究脑的结构和功能的科学，还包括认知神经科学等。 神经内科神经内科是独立的二级学科，不属于内科概念．神经系统由脑、脊髓及周围神经组成。主要诊治脑血管疾病（脑梗塞、脑出血）、偏头痛、脑部炎症性疾病（脑炎、脑膜炎）、脊髓炎、癫痫、痴呆、神经系统变性病、代谢病和遗传病、三叉神经痛、坐骨神经病、周围神经病（四肢麻木、无力）及重症肌无力等，主要检查手段包括头颈部MRI，CT，ECT，PETCT，脑电图、TCD（经颅多普勒超声）肌电图，诱发电位及血流变学检查等。同时与心理科交叉进行神经衰弱、失眠等功能性疾患的诊治。 神经外科神经外科（Neurosurgery）是外科学中的一个分支，是在外科学以手术为主要治疗手段的基础上，应用独特的神经外科学研究方法，研究人体神经系统，如脑、脊髓和周围神经系统，以及与之相关的附属机构，如颅骨、头皮、脑血管脑膜等结构的损伤、炎症、肿瘤、畸形和某些遗传代谢障碍或功能紊乱疾病，如：癫痫、帕金森病、神经痛等疾病的病因及发病机制，并探索新的诊断、治疗、预防技术的一门高、精、尖学科。 脑病疾病脑病病种：帕金森小脑萎缩重症肌无力多动症脑积水截瘫脊髓损伤脑外伤后遗症脑出血后遗症脊髓空洞症脑炎后遗症脑发育不全肌营养不良面瘫共济失调痴呆弱智 共济失调名词概念解释症状表现发病人群临床表现疗法原理治疗效果其他 名词概念解释脊髓的前角细胞接受大脑皮质大脑皮质下底核、小脑、前庭迷路系统深感觉等上行下行传导束的调节与控制，使人体保持一定的姿势来恰当地完成随意运动，保持平衡若上述部位发生病变，导致协调作用障碍，称为共济失调。共济失调是指肌力正常的情况下运动的协调障碍。肢体随意运动的幅度及协调发生紊乱，以及不能维持躯体姿势和平衡。但不包括肢体轻度瘫痪时出现的协调障碍、眼肌麻痹所致的随意运动偏斜，视觉障碍所致的随意运动困难以及大脑病变引起的失用症。 症状表现共济失调通过患者的日常生活动作来观察，如穿衣、系扣、端水、书写、进食、言语、步态等。行走不稳，步态蹒跚.动作不灵活，行走时两腿分得很宽；成年发病者，步行时不能直线。忽左忽右呈曲线前进，表现为剪刀步伐，呈“Z”形前进偏斜，并努力用双上肢协助维持身体的平稳。睡觉有时为不停震颤。肌张力的改变随病变可由降低而转变为痉挛状态，共济失调步态也可随之转变为痉挛性共济失调步态。站立不稳，身体前倾或左右摇晃，当以足尖站立或以足跟站立时，摇晃不稳更为突出，易摔倒常是患者早期的主诉。 发病病因共济失调是由神经系统各个部位的很多病因引起的。任何一个简单的运动必须有主动肌、对抗肌、协同肌和固定肌四组肌肉的参与才能完成，并有赖于神经系统的协调和平衡。共济失调的病因很多，首先须确定属于哪一性质的，然后考虑各有关的多种病因。因此，深感觉、前庭系统、小脑和大脑损害都可发生共济失调，分别称为感觉性、前庭性、小脑性和大脑性共济失调，还有原因不明的因素，有的伴有智能不全或痴呆。 发病症状1．共济失调人体的姿势保持与随意运动完成，与大脑、基底节小脑、前庭系统、深感觉等有密切的关系。这些系统的损害将导致运动的协调不良、平衡障碍等，这些症状体征称为共济失调。2．构音障碍构成发音器官肌肉的共济失调，以说话时发音生硬(爆发性言语)、声调高低不一、音节含糊不清、音节停顿不当或停顿延长，呈吟诗状或断续性言语。IAs患者晚期时，几乎所有患者有运动失调性构音障碍。3．书写障碍IAs患者书写时由于出现辨距不良、协调障碍、静止不能等，致字线不规则、歪歪斜斜、字行间距不等，字越写越大，笔尖将纸写破。4．步态异常这是IAs患者常见的症状体征，以小脑性共济失调步态最常见，站立时基底增宽，为双下肢分开，上身及头部左右摇晃；行走时也是基底增宽，摇晃不稳，足高抬，足跟用力着地，不能走直线。5．眼球震颤及眼球运动障碍6．视神经病变7．吞咽困难吞咽困难和饮水反呛是由于脑干神经核团损害引起。8．痉挛状态主要是由于锥体束受损产生的表现，躯干及肢体肌张力高、腱反射活跃亢进、膝踝阵挛、巴彬斯基征阳性等。行走或站立明显痉挛性步态，伴姿势性震颤或意向性震颤。 发病症状9．震颤IAs的震颤主要表现为运动性震颤、姿势性震颤或意向性震颤，临床上并不少见，常伴有痉挛状态的出现，病损主要在小脑及小脑齿状核等处。10．肌无力和(或)肌萎缩11．感觉障碍部分IAs患者可表现有深、浅感觉障碍。12．骨骼畸形IAs可伴有骨骼畸形，如脊柱侧弯或后凸畸形，弓形足、内翻足、外翻足畸形等。13．皮肤病变眼球结膜、面部颈部皮肤的毛细血管扩张改变。14．其他部分IAs患者可表现有智能减退、精神障碍或痫性发作、或肌阵挛。心脏疾病、血糖异常、血脂异常也可见。 临床表现1.感觉性共济失调:共济失调在睁眼时减轻，闭目时加剧，伴有位置觉，震动觉减低或消失。因深感觉障碍下肢重而多见，故站立不稳和步态不稳为主要表现。患者夜间行路困难，洗脸时躯体容易向脸盆方向倾倒（洗脸盆征阳性）。行走时双目注视地面举足过高，步距宽大，踏地过重，状如跨阈，故称跨阈步态。闭目难立征阳性，指鼻试验，跟膝胫试验不正确。2.小脑性共济失调:小脑及其传入传出纤维病变都可引起共济失调，特点是既有躯干的平衡障碍而致站立不稳，也有肢体的共济失调而辨距不良、轮替运动障碍、协调不能、运动起始及终止延迟或连续性障碍。小脑性共济失调不受睁眼、闭目或照明度影响，不伴感觉障碍，有眼球震颤、构音障碍、讷吃和特殊小脑步态，即行走时两足分开，步距大小不一，步态蹒跚不稳易倾倒。指鼻试验时共济失调极为明显，可见上肢呈弧形摆动与意向性震颤，并有肌张力减低或消失、关节运动过度、快复动作障碍、肌肉反跳现象。 临床表现3.前庭性共济失调:因前庭系统损害引起，以平衡障碍为主。特征为静止与运动时均出现平衡障碍。与小脑性共济失调有相同点，如站立时两足基底宽、身体不稳、向侧方或后方倾倒、步行时偏斜等。但一般都有明显眩晕、眼震和前庭功能试验异常等可资鉴别。4.遗传性共济失调:为中枢神经系统慢性疾病，病因不明，大多有家族史，常染色体隐性或显性遗传，偶为伴性遗传。病理变化以脊髓、小脑、脑干变性为主，周围神经、视神经、大脑和小脑等也可受累。临床以共济失调、辨距不良为主要表现。 好发人群共济失调的患病率为2/10万人，携带频度为1∶120。男孩和女孩受累机会均等。年龄与家族史儿童期以先天性小脑发育不全、遗传性疾病、儿童期急性小脑共济失调等多见。青年期发病者可见于少年型脊髓型遗传性共济失调症、遗传性共济失调、多发性神经炎、肌萎缩型共济失调症、脊髓空洞症等。青年与壮年发病者可见于橄榄桥脑小脑变性、亚急性联合变性、毛细血管扩张共济失调症等。中老年多见于小脑萎缩、小脑出血、脑血管病等。共济失调部分有遗传因素如先天性小脑发育不全、儿童期急性小脑共济失调、少年型脊髓型遗传性共济失调症。 治疗方法对大多数遗传性共济失调尚缺乏特效治疗。以体疗、按摩、理疗等改善症状为主。内科治疗不能改变病程期望寻找调控氧化应激或直接影响frataxin表达的治疗。1.药物治疗任何疗效最多只能达到中度的改善。2.体疗与矫形主要是针对共济失调进行体疗。3.手术治疗在Friedreich共济失调骨科手术可缓解足部畸形。4.分离型脑起搏器治疗：分离型脑起搏器是目前治疗共济失调最新的方法。 神经细胞重生疗法神经细胞重生疗法”结合神经科各类疑难疾病的病理病因，可以广泛的有效治疗肌肉萎缩、肌营养不良、运动神经元病、共济失调、重症肌无力、帕金森、脊髓损伤、脑萎缩、脑瘫等等。“神经细胞重生疗法”是经我国数十名权威专家倾心多年科研攻关，将超氧净化技术、神经节脂调控技术、神经因子修复技术、自体免疫诱导技术等完美结合的先进技术成果。超氧净化技术：“超氧净化技术”是将人体血液进行超氧化，有效杀灭致病微生物，同时促进特定蛋白质的合成，生成具有净化功能的特异性细胞因子，对机体代谢中所产生的废物及有毒物质进行充分的氧化分解，激活细胞免疫活性，对血液进行有效过滤，促进毒素排出体外，使血液得到净化，优化神经细胞生长环境。具有提高血氧饱和度，强化血液微循环，恢复组织功能，从而达到治疗疾病的目的。 神经细胞重生疗法神经节脂调控技术和神经因子修复技术：“神经节脂调控技术”和“神经因子修复技术”是世界医学权威公认的当今治疗神经科疾病的两门主流技术。两种技术基于生物化学及分子生物学理论，运用神经节苷脂、神经生长因子相结合对大脑神经细胞的进行人为调控的先进技术。通过介入、穿刺、局部注射或者静脉回输等等方式，让节苷脂和神经生长因子快速到达病灶部位，迅速起效。神经节苷脂对神经再生有重大促进作用，神经生长因子和神经节苷脂是脑神经再生发育必需物质，能增强脑神经数十倍的活性，形成新的丰富的神经网络，修复并促使脑神经再次发育。名词解释：1.神经节苷脂（GM）：人体神经细胞中的一种鞘糖脂，主要存在于神经组织、脾脏、胸腺。神经节苷脂对神经再生有重大促进作用，是脑神经发育的必须物质。来源：培养神经细胞分离提取；人工合成；人体提取。2.神经生长因子（NGF）：神经组织细胞合成分泌出的一种具有生物活性的蛋白质分子，又叫多肽，具有营养和促进对中枢及周围神经元的发育、分化、生长、再生和功能特性的表达均具有重要的调控作用。来源：人工合成；药物激活；人体提取；培养神经组织细胞提取。 神经细胞重生疗法自体免疫诱导技术：“自体免疫诱导技术”也是一门新兴生物技术学科结合中医学科应运而生的先进技术。利用中医药物激发人体自身免疫力，短期内诱导激活体内神经细胞自我修复功能，重建神经环路，缓解疾病症状，远期可达到抵御疾病侵扰，有效提高患者生活质量，防止疾病复发。治疗特色：五大突破：突破一：最新科研成果，攻克诸多神经科疑难病症不可治愈的难题。突破二：综合运用多种先进技术，疗效比传统方式更有效、更彻底。突破三：绿色中西医结合生物疗法，激发神经细胞重生，无副作用。突破四：迅速激活自体免疫力，实现组织的自我修复，防止复发。突破五：净化人体血液，改善微循环，改善神经细胞生长环境。 谢谢大家！共同学习进步！'