GPS卫星的导航电文和卫星信号1

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1、第四章GPS卫星的导航电文和卫星信号GPS测量原理及应用4.1GPS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。GPS测量原理及应用它的基本单位是长1500bit的一个主帧（如图4-1所示），传输速率是50bit/s,30秒钟传送完毕一个主帧。一个主帧包括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

2、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。4.1GPS卫星的导航电文GPS测量原理及应用导航电文的结构GPS测量原理及应用4.1.1遥测字(TLW—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。4.1.2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

3、一子帧开始瞬间的GPS时。但为了实用方便，Z计数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6×Z。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。导航电文的结构GPS测量原理及应用导航电文的结构4.1.3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．时延差改正Tgd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

4、测的结果，以减小电离层效应影响提高定位精度；当采用双频接收机时，就不必要采用这个时延差改正。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。GPS测量原理及应用导航电文的结构3.星期序号WN。表示从1980年1月6日协调时零点起算的GP

5、S时星期数。4.卫星时钟改正参数：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)4.1.4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。GPS测量原理及应用导航电文的结构4.1.4第二数据块包含第2和第3子帧，其内容表示GPS卫星的星历，这些数据为用户提供了有关计算卫星坐标位

6、置的信息。描述卫星的运行及其轨道的参数包括下列三类。（如图4-2所示）GPS测量原理及应用3.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（４－３）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。卫星的运行及其轨道的参数1.开普勒六参数这6个参数为：，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,Cis（其含义同3.4）表2-1导航电文中的参数GPS测量原理及应用4.1.4第

7、二数据块导航电文的结构导航电文的结构4.1.5第三数据块第三数据块包括第4和第5两个子帧，其内容包括了所有GPS卫星的历书数据。1.第4子帧(1)第2，3，4，5，7，8，9，10页面提供第25~32颗卫星的历书；(2)第17页面提供专用电文，第18页面给出电离层改正模型参数和UTC数据；(3)第25页面提供所以卫星的型号、防电子对抗特征符和第25~32颗卫星的健康状况；(4)第1，6，11，12，16，19，20，21，22，23，24页作备用，第13，14，15页为空闲页。GPS测量原理及应用导航电文的结构2.第5子帧(1)第1～24页面给出第1～24颗卫

8、星的历书；(2)第25页面给出第1～2