GNSS伪距从码片到米的单位转换

概述

因为公司项目的需求，需要解析各种GNSS接收机的协议。在解析的过程中，经常涉及GNSS接收机协议伪距数据的单位转换问题，目前遇到最多就是从码片(chip)转换成米(m)的情况，故而通过该文章记录下来，方便将来检索。
目前接触的GNSS接收机协议，大部分都是L1/G1/B1频点才会出现码片计数的情况，这应该和早期接收机的设计有关，新出的接收机已经很少用码片作为单位的，大部分都是用米。故而文章也只是针对L1/G1/B1频点做出相关记录。

基础知识

GPS 信号

L1 C/A

GPS L1 C/A播发的码型是Gold码。码周期是1023个码片，所以在1.023MHz时钟驱动下，一个周期信号长度(1023个码片)为1ms，即每隔1ms产生一个周期的全部1023个码片，每个码片持续时间长度为1ms/1023 ≈1us，码元的宽度为293.05m，测距精度为2m到3m。

GLONASS 信号

L1(G1)/L2(G2)

GLONASS信号民用播发都是C/A码，码速率为511 kHz ，码长511 ，码周期1 ms 。

北斗信号

B1I

北斗伪卫星系统中Gold码的速率为2.046Mcps，长度为2046，伪码周期为1ms，即1个伪码周期包含2046个码片。

具体代码

#ifndef LIGNT_SPEED
#define LIGNT_SPEED (299792458.0)
#endif

/*sow   ：历元时刻*/
/*chips ：码片计数*/
/*raidx ：数据协议中的单位，例如：1/2048 chip，该字段就是2048*/
double gps_l1_chip2pr(double sow, double chips, int raidx)
{
	double s = sow - (int)sow; //计算观测数据非整秒时刻
	double p = chips / (raidx * 1.0) / 1024000.0; //计算发射时刻, 1024000 = 码长 * 1000(转换成以秒为单位)
	double d = s - p; //计算传输时长
	if(d < 0.0) { d += 1.0f; } //负数，表示传输过程中跨秒了，故而 +1.0f
	return d * LIGNT_SPEED; //传输时长 * 光速 = 伪距
}

/*sow   ：历元时刻*/
/*chips ：码片计数*/
/*raidx ：数据协议中的单位，例如：1/2048 chip，该字段就是2048*/
double bd_b1i_chip2pr(double sow, double chips, int raidx)
{
	double s = sow - (int)sow; //计算观测数据非整秒时刻
	double p = chips / (raidx * 1.0) / 2046000.0; //计算发射时刻, 2046000 = 码长 * 1000(转换成以秒为单位)
	double d = s - p; //计算传输时长
	if(d < 0.0) { d += 1.0f; } //负数，表示传输过程中跨秒了，故而 +1.0f
	return d * LIGNT_SPEED; //传输时长 * 光速 = 伪距
}

/*sow   ：历元时刻*/
/*chips ：码片计数*/
/*raidx ：数据协议中的单位，例如：1/2048 chip，该字段就是2048*/
double glo_b1i_chip2pr(double sow, double chips, int raidx)
{
	double s = sow - (int)sow; //计算观测数据非整秒时刻
	double p = chips / (raidx * 1.0) / 511000.0; //计算发射时刻, 511000 = 码长 * 1000(转换成以秒为单位)
	double d = s - p; //计算传输时长
	if(d < 0.0) { d += 1.0f; } //负数，表示传输过程中跨秒了，故而 +1.0f
	return d * LIGNT_SPEED; //传输时长 * 光速 = 伪距
}

参考链接

多种全球定位导航系统的对比，信号及频谱分布
GPS 入门 11——GPS C/A码产生与性质
GPS载波频率