C/A码和导航电文的设计与实现
第一代作为卫星导航系统，子午仪系统虽然具有划时代的意义，但其仍然存在着明显的缺陷，主要表现为：卫星少，定时覆盖率低，每隔1至2个小时才有一次卫星进入视场；卫星轨道低，不易精密定轨；卫星的频率低，难以补偿电离层影响等等。基于以上原因，在1973年12月，美国国防部批准研制新一代卫星导航系统——授时与测距导航/全球定位系统(Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Position System, NAVSTAR/GPS),通常称之为全球定位系统。该系统于1984年完成试验卫星（Block I）的发射，取得了良好的测试效果，进而在从1989年至1994年的五年间共发射了28颗Block II和Block IIA卫星，系统于1995年正式投入使用。
GPS系统由空间卫星星座、地面监控系统和用户终端三大部分组成。空间星座由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面上，每个轨道上有4到6颗卫星，卫星轨道平面相对地球赤道面的倾角约为 ，相邻轨道面的升交点赤经相差 ，在相邻轨道上，卫星的升交点角距相差约 。轨道近似为圆形，最大偏心率是0.01，半长轴为26560km,轨道平均高度为20200km,周期为11h58min。GPS卫星发射L1和L2两种载波，频率分别为1575.42MHz和1227.60MHz。L1上调制有P码、C/A码及导航电文数据，L2上调制了P码和导航电文数据。民用用户只能使用C/A码的信号，只有美国军用用户及其他授权用户才能使用P码。GPS采用了码分多址（CDMA）体制，每颗卫星所发测距码都不相同，利用单向到达时间测距，为了测量用户的经度、纬度、高度和接收机钟差，至少需要同时收到4颗卫星信号。
地面监控系统包括一个主控站，3个注入站和5个监测站，除主控站之外，其他各种地面站均实现无人值守，并以一定的时间间隔向主控站报告工作状况。主控站的主要任务有：计算各颗卫星的星历、星钟误差和电离层修正参数，提供时间基准，控制卫星轨道和姿态，及启用备用卫星等。注入站的主要任务是将主控站提供的卫星导航电文参数及控制指令注入卫星，并监测注入信息的正确性。监测站的主要任务有：利用双频GPS接收机连续观测，采集数据和监视卫星工作情况，采用高精度原子钟提供高精度时间基准，收集当地的气象参数。
用户终端常被称为接收机，由射频模块和基带处理模块组成，主要用来进行被动式定位解算，取得位置、速度和时间等信息，由于体制的原因，用户终端的容量是无限的。
相对于粗测C/A码和精密测距P码，GPS提供了两种定位服务：标准定位服务（SPS）和精密定位服务（PPS）。在2000年取消选择可用性政策（Selective Availability, SA）之后，SPS水平定位精度在12.8m左右（HDOP=2.5）,垂直精度10.2m左右（VDOP=2.0）；同样条件下，PPS水平定位精度为8.3m左右，水平精度为6.6m左右。
二、 系统现代化
为了保持GPS系统的技术领先及维持相应产业的发展势头，美国于1999年1月提出了GPS现代化的计划。其目的包括：更好的保护美方的利益和使用，发展军码和强化军码的保密性，加强抗干扰能力；阻挠敌方的使用，施加干扰；保持在有威胁地区之外民用用户更精确、更安全的使用。
C/A码的生成和导航电文的产生都是基于其结构和原理，采用C语言编程，并将生成结果写入文件中。
第一节 C/A码的生成
一、 设计思路
根据C/A码的生成原理，可按以下步骤：
1、生成G1序列；
2、生成G2序列；
3、生成G2的平移序列；
4、将G1序列和G2的平移序列模二和。
二、 程序流程图
(一) 主函数流程图如下：
图3.1 C/A码主函数流程图
（二）子函数流程图如下：
图3.2 C/A码子函数流程图
