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1、第四章GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號GPS測量原理及應(yīng)用4.1GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文（簡稱衛(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)、時間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動改正、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)報星歷、和精密星歷。是用戶用來定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。GPS測量原理及應(yīng)用它的基本單位是長1500bit的一個主幀（如圖4-1所示），傳輸速率是50bit/s,30秒鐘傳送完畢一個主幀。一個主幀包括5個子幀，第1、2、3子幀每30秒鐘重復(fù)一次，內(nèi)容每小時更新一次。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測量原理及應(yīng)用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)GPS測量原理及應(yīng)用4.1.1遙測字(TLW—TelemetryWord)，位于各子幀的開頭，作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)。其中所含的同步信號為各子幀提供了—個同步的起點(diǎn)，使用戶便于解釋電文數(shù)據(jù)。4.1.2交接字(HOW—HandOverWord），緊接著各子幀開頭的遙測字，主要是向用戶提供用于捕獲P碼的Z計數(shù)。所謂Z計數(shù)是從每星期六／星期日子夜零時起算的時間計數(shù)．它表示下
3、一子幀開始瞬間的GPS時。但為了實用方便，Z計數(shù)一般表示為從每星期六／星期日子夜零時開始發(fā)播的子幀數(shù)。因為每一子幀播送延續(xù)的時間為6秒，所以，下一子幀開始的瞬時即為6×Z。通過交接字可以實時地了解觀測瞬時在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)編號以及電離層改正參數(shù)和衛(wèi)星工作狀態(tài)等信息?，F(xiàn)對其中的主要內(nèi)容介紹于下：1．時延差改正Tgd第7字碼的第17—24比特表示載波L1、L2的電離層時延差改正Tgd。當(dāng)使用單頻接收機(jī)時，用Tgd改正所觀
4、測的結(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，就不必要采用這個時延差改正。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)星時鐘的數(shù)據(jù)齡期AODC。GPS試驗衛(wèi)星的AODC只占8個比特，而GPS工作衛(wèi)星卻擴(kuò)展到了10個比特。A0DC是時鐘改正數(shù)的外推時間間隔，它向用戶指明對衛(wèi)星時鐘改正數(shù)的置信度，且知AODC＝toc-tl(4-1)式中:toc為第一數(shù)據(jù)塊的參考時刻，tl是計算時鐘參數(shù)所作測量的最后觀測時間。GPS測量原理及應(yīng)用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)3.星期序號WN。表示從1980年1月6日協(xié)調(diào)時零點(diǎn)起算的GP
5、S時星期數(shù)。4.衛(wèi)星時鐘改正參數(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，便可按下式計算任意時刻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、3兩個子幀里，主要向用戶提供有關(guān)計算衛(wèi)星運(yùn)行位置的信息。該數(shù)據(jù)塊一般稱為衛(wèi)星星歷，其主要包括的參數(shù)及符號如表(p41)3—3所列。數(shù)據(jù)塊二提供了用戶利用GPS實時導(dǎo)航和定位的基本數(shù)據(jù)。GPS測量原理及應(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。（如圖4-2所示）GPS測量原理及應(yīng)用3.時間二參數(shù)(1)從星期日子夜零點(diǎn)開始度量的星歷參考時刻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)報星歷測量的最后觀測時間，因此AODE就是預(yù)報星歷的外推時間長度。衛(wèi)星的運(yùn)行及其軌道的參數(shù)1.開普勒六參數(shù)這6個參數(shù)為：，e,i0,Ω0,ω,M0（其含義同3.4）。2.軌道攝動九參數(shù)這9個參數(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5兩個子幀，其內(nèi)容包括了所有GPS衛(wèi)星的歷書數(shù)據(jù)。1.第4子幀(1)第2，3，4，5，7，8，9，10頁面提供第25~32顆衛(wèi)星的歷書；(2)第17頁面提供專用電文，第18頁面給出電離層改正模型參數(shù)和UTC數(shù)據(jù)；(3)第25頁面提供所以衛(wèi)星的型號、防電子對抗特征符和第25~32顆衛(wèi)星的健康狀況；(4)第1，6，11，12，16，19，20，21，22，23，24頁作備用，第13，14，15頁為空閑頁。GPS測量原理及應(yīng)用導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu)2.第5子幀(1)第1～24頁面給出第1～24顆衛(wèi)
8、星的歷書；(2)第25頁面給出第1～2
