卫星的导航电文和卫星信号 （gps课件）

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1、第4章GPS卫星的导航电文和卫星信号主要内容：1GPS卫星的导航电文2GPS卫星信号3GPS卫星的位置计算4GPS接收机工作原理第4章GPS卫星的导航电文和卫星信号卫星信号的组成与测距原理GPS信号包含有三种信号分量，即载波、测距码和数据码，在这三种分量中载波、和测距码用于测量卫星到地面接收机之间的距离；而数据码则提供计算卫星坐标所需的参数，由卫星坐标和卫星到地面间的距离求得地面点的坐标。GPS测量是根据单程测距原理建立的，即用户只需通过接收设备来接收卫星发播的信号，并测定信号传播的单程时间延

2、迟或相位延迟，进而确定从观测站至GPS卫星间的距离，在这种系统中卫星信号的发射和接收，都是由原子钟来控制，所以，这就要求卫星和接收机两者的原子钟，应保持严格同步。4.1.1GPS卫星的导航电文GPS卫星的导航电文（简称卫星电文又叫数据码）：所谓导航电文，就是包含了有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获码等导航信息的数据码(或D码)。它分为预报星历、和精密星历。是用户用来定位和导航的数据基础。4.1GPS卫星的导航电文基本单位：1500bi

3、t的一个主帧（如图4-1所示）传输速率：50bit/s,30秒钟传送完毕一个主帧。主帧：5个子帧，第1、2、3子帧每30秒钟重复一次，内容每小时更新一次。第4、5子帧的全部信息则需要750秒钟才能够传送完。即第4、5子帧是12.5分钟播完一次，然后再重复之，其内容仅在卫星注入新的导航数据后才得以更新。卫星导航电文4.1.1GPS卫星的导航电文卫星导航电文4.1.1GPS卫星的导航电文导航电文的结构卫星导航电文内容遥测字TLW(telemetryword)转换字HOW(how-handoverwor

4、d)数据块第一数据块，第一子帧第二数据块，第二，三子帧第三数据块，第四，五子帧4.1.1GPS卫星的导航电文卫星导航电文内容遥测字(TLM—TelemetryWord)，位于各子帧的开头，作为捕获导航电文的前导。其中所含的同步信号为各子帧提供了—个同步的起点，使用户便于解释电文数据。交接字(HOW—HandOverWord），紧接着各子帧开头的遥测字，主要是向用户提供用于捕获P码的Z计数。所谓Z计数是从每星期六／星期日子夜零时起算的时间计数．它表示下一子帧开始瞬间的GPS时。但为了实用方便，Z计数

5、一般表示为从每星期六／星期日子夜零时开始发播的子帧数。因为每一子帧播送延续的时间为6秒，所以，下一子帧开始的瞬时即为6xZ。通过交接字可以实时地了解观测瞬时在P码周期中所处的准确位置，以便迅速地捕获P码。第一数据块含有关于卫星钟改正参数及其数据龄期、星期的周数编号以及电离层改正参数和卫星工作状态等信息。现对其中的主要内容介绍于下：1．电离层延迟改正数第7字码的第17—24比特表示载波L1、L2的电离层时延差改正Tgd。当使用单频接收机时，用Tgd改正所观测的结果，以减小电离层效应影响提高定位精度；

6、当采用双频接收机时，就不必要采用这个时延差改正。4.1.2第一数据块内容2．数据龄期AODC第3字码的第23、和第24比特,以及第8字码的第1—8比特，均表示卫星时钟的数据龄期AODC。GPS试验卫星的AODC只占8个比特，而GPS工作卫星却扩展到了10个比特。A0DC是时钟改正数的外推时间间隔，它向用户指明对卫星时钟改正数的置信度，且知AODC＝toc-tl(4-1)式中:toc为第一数据块的参考时刻，tl是计算时钟参数所作测量的最后观测时间。4.1.2第一数据块内容3.星期序号WN表示从198

7、0年1月6日协调时零点起算的GPS时星期数。4.卫星钟改正参数a0、a1、a2，分别表示该卫星的钟差、钟速及钟速的变化率。当巳知这些参数后，便可按下式计算任意时刻t的钟改正数△t△t＝a0十a1(t—toc)十a2(t—toc)2(4-2)4.1.2第一数据块内容第二数据块包含在2、3两个子帧里，主要向用户提供有关计算卫星运行位置的信息。该数据块一般称为卫星星历，其主要包括的参数及符号如表(p41)3—3所列。数据块二提供了用户利用GPS实时导航和定位的基本数据。4.1.3第二数据块内容主要参数分

8、为三类（1）开普勒六参数（2）轨道摄动九参数（3）时间两参数描述卫星的运行及其轨道的参数：4.1.3第二数据块内容1.开普勒六参数这6个参数为：a，e,i0,Ω0,ω,M0（其含义同3.4）。2.轨道摄动九参数这9个参数为：Δn，,，Cuc,Cus,Crc,Crs,Cic,Cis3.时间二参数(1)从星期日子夜零点开始度量的星历参考时刻toe；(2)星历表的数据龄期AODE，有：AODE＝toe-t1式中tl为作预报星历测量的最后观测时间，因此AODE就是预报星历的外推时间长度。4