GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號(hào)1

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1、第四章GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號(hào)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用4.1GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文（簡(jiǎn)稱(chēng)衛(wèi)星電文又叫數(shù)據(jù)碼）：所謂導(dǎo)航電文，就是包含了有關(guān)衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動(dòng)改正、大氣折射改正和由C/A碼捕獲碼等導(dǎo)航信息的數(shù)據(jù)碼(或D碼)。它分為預(yù)報(bào)星歷、和精密星歷。是用戶用來(lái)定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用它的基本單位是長(zhǎng)1500bit的一個(gè)主幀（如圖4-1所示），傳輸速率是50bit/s,30秒鐘傳送完畢一個(gè)主幀。一個(gè)主幀包括5個(gè)子幀，第1、2、3子幀每30秒鐘重復(fù)一次，內(nèi)容每小時(shí)更新一次。第4、5子幀

2、的全部信息則需要750秒鐘才能夠傳送完。即第4、5子幀是12.5分鐘播完一次，然后再重復(fù)之，其內(nèi)容僅在衛(wèi)星注入新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)后才得以更新。4.1GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文GPS測(cè)量原理及應(yīng)用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用4.1.1遙測(cè)字(TLW—TelemetryWord)，位于各子幀的開(kāi)頭，作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。其中所含的同步信號(hào)為各子幀提供了—個(gè)同步的起點(diǎn)，使用戶便于解釋電文數(shù)據(jù)。4.1.2交接字(HOW—HandOverWord），緊接著各子幀開(kāi)頭的遙測(cè)字，主要是向用戶提供用于捕獲P碼的Z計(jì)數(shù)。所謂Z計(jì)數(shù)是從每星期六／星期日子夜零時(shí)起算的時(shí)間計(jì)數(shù)．它表示下

3、一子幀開(kāi)始瞬間的GPS時(shí)。但為了實(shí)用方便，Z計(jì)數(shù)一般表示為從每星期六／星期日子夜零時(shí)開(kāi)始發(fā)播的子幀數(shù)。因?yàn)槊恳蛔訋ニ脱永m(xù)的時(shí)間為6秒，所以，下一子幀開(kāi)始的瞬時(shí)即為6×Z。通過(guò)交接字可以實(shí)時(shí)地了解觀測(cè)瞬時(shí)在P碼周期中所處的準(zhǔn)確位置，以便迅速地捕獲P碼。導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)4.1.3第一數(shù)據(jù)塊，含有關(guān)于衛(wèi)星鐘改正參數(shù)及其數(shù)據(jù)齡期、星期的周數(shù)編號(hào)以及電離層改正參數(shù)和衛(wèi)星工作狀態(tài)等信息。現(xiàn)對(duì)其中的主要內(nèi)容介紹于下：1．時(shí)延差改正Tgd第7字碼的第17—24比特表示載波L1、L2的電離層時(shí)延差改正Tgd。當(dāng)使用單頻接收機(jī)時(shí)，用Tgd改正所觀

4、測(cè)的結(jié)果，以減小電離層效應(yīng)影響提高定位精度；當(dāng)采用雙頻接收機(jī)時(shí)，就不必要采用這個(gè)時(shí)延差改正。2．?dāng)?shù)據(jù)齡期AODC第3字碼的第23、和第24比特,以及第8字碼的第1—8比特，均表示衛(wèi)星時(shí)鐘的數(shù)據(jù)齡期AODC。GPS試驗(yàn)衛(wèi)星的AODC只占8個(gè)比特，而GPS工作衛(wèi)星卻擴(kuò)展到了10個(gè)比特。A0DC是時(shí)鐘改正數(shù)的外推時(shí)間間隔，它向用戶指明對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘改正數(shù)的置信度，且知AODC＝toc-tl(4-1)式中:toc為第一數(shù)據(jù)塊的參考時(shí)刻，tl是計(jì)算時(shí)鐘參數(shù)所作測(cè)量的最后觀測(cè)時(shí)間。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)3.星期序號(hào)WN。表示從1980年1月6日協(xié)調(diào)時(shí)零點(diǎn)起算的GP

5、S時(shí)星期數(shù)。4.衛(wèi)星時(shí)鐘改正參數(shù)：a0、a1、a2，分別表示該衛(wèi)星的鐘差、鐘速及鐘速的變化率。當(dāng)巳知這些參數(shù)后，便可按下式計(jì)算任意時(shí)刻t的鐘改正數(shù)△t△t＝a0十a(chǎn)1(t—toc)十a(chǎn)2(t—toc)2(4-2)4.1.4第二數(shù)據(jù)塊包含在2、3兩個(gè)子幀里，主要向用戶提供有關(guān)計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行位置的信息。該數(shù)據(jù)塊一般稱(chēng)為衛(wèi)星星歷，其主要包括的參數(shù)及符號(hào)如表(p41)3—3所列。數(shù)據(jù)塊二提供了用戶利用GPS實(shí)時(shí)導(dǎo)航和定位的基本數(shù)據(jù)。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)4.1.4第二數(shù)據(jù)塊包含第2和第3子幀，其內(nèi)容表示GPS衛(wèi)星的星歷，這些數(shù)據(jù)為用戶提供了有關(guān)計(jì)算衛(wèi)星坐標(biāo)位

6、置的信息。描述衛(wèi)星的運(yùn)行及其軌道的參數(shù)包括下列三類(lèi)。（如圖4-2所示）GPS測(cè)量原理及應(yīng)用3.時(shí)間二參數(shù)(1)從星期日子夜零點(diǎn)開(kāi)始度量的星歷參考時(shí)刻toe；(2)星歷表的數(shù)據(jù)齡期AODE，有：AODE＝toe-t1（４－３）式中tl為作預(yù)報(bào)星歷測(cè)量的最后觀測(cè)時(shí)間，因此AODE就是預(yù)報(bào)星歷的外推時(shí)間長(zhǎng)度。衛(wèi)星的運(yùn)行及其軌道的參數(shù)1.開(kāi)普勒六參數(shù)這6個(gè)參數(shù)為：，e,i0,Ω0,ω,M0（其含義同3.4）。2.軌道攝動(dòng)九參數(shù)這9個(gè)參數(shù)為：Δn，,，Cuc,Cus,Crc,Crs,Cic,Cis（其含義同3.4）表2-1導(dǎo)航電文中的參數(shù)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用4.1.4第

7、二數(shù)據(jù)塊導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)4.1.5第三數(shù)據(jù)塊第三數(shù)據(jù)塊包括第4和第5兩個(gè)子幀，其內(nèi)容包括了所有GPS衛(wèi)星的歷書(shū)數(shù)據(jù)。1.第4子幀(1)第2，3，4，5，7，8，9，10頁(yè)面提供第25~32顆衛(wèi)星的歷書(shū)；(2)第17頁(yè)面提供專(zhuān)用電文，第18頁(yè)面給出電離層改正模型參數(shù)和UTC數(shù)據(jù)；(3)第25頁(yè)面提供所以衛(wèi)星的型號(hào)、防電子對(duì)抗特征符和第25~32顆衛(wèi)星的健康狀況；(4)第1，6，11，12，16，19，20，21，22，23，24頁(yè)作備用，第13，14，15頁(yè)為空閑頁(yè)。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)2.第5子幀(1)第1～24頁(yè)面給出第1～24顆衛(wèi)

8、星的歷書(shū)；(2)第25頁(yè)面給出第1～2