GPS卫星的导航电文

发布时间:2024-03-16
导航电文又称为数据码(data message),就是包含卫星星历(satellite vehicle ephemeris)、卫星工作状态(satellite vehicle heath)、系统时间(system time)、时钟改正参数(clock correction parameters)、轨道摄动改正(perturbed orbit correction parameters)、电离层折射参数(ionospheric delay model parameters)等信息的一组二进制码。 一、导航电文的格式
导航电文是具有一定规则格式的二进制码,按帧(frame)向用户广播。每帧电文含有1500比特,传输数码率为50bps,播送一帧数据需要30秒。
如图所示,每帧电文包括5个子帧(subframe),每个子帧有300比特,其播发时间为6秒。其中子帧4、5各包含25页,子帧1、2、3与子帧4、5的每一页,均构成完整的一帧。子帧1、2、3的内容每小时更新,而子帧4、5的内容仅在卫星注入新的数据后才得以更新。导航电文全部播发完毕需要12.5分钟。
二、导航电文的基本内容
各子帧的主要内容包括:
●遥测字(tlm-telemetry word)
遥测字位于各子帧的开头,它包含的同步信号,为各子帧提供一个同步的起点,以便解译导航电文的内容。
●交接字(how-hand over word)
交接字在子帧中的位置紧接着tlm,主要是向用户提供用于捕获p码的z计数(z counter)。通过how可以实时了解观测瞬间在p码周期中的位置,以便迅速捕获p码。
●数据块ⅰ
数据块ⅰ包含子帧1的内容,包括卫星钟改正参数、星期的编号(week number)和卫星工作状态信息。
●数据块ⅱ
数据块ⅱ包含子帧2、3的内容,此数据块称为卫星星历,主要向用户提供有关计算卫星在轨位置的信息。它包括参考历元及其相应的摄动轨道参数和数据龄期(aodo-age of data offset)。
●数据块ⅲ
数据块ⅲ包含子帧4、5的内容,包括卫星的导航信息、工作状态信息、星座历书(almanac)以及电离层改正参数。
三、导航电文的主要参数
(一),数据块ⅰ的主要参数
数据块ⅰ的各项参数:
星期编号,表示现时的星期周数,它是从1980年1月6日协调时子夜零时起算的。
卫星精度,为非特许用户提供该卫星的测距精度,取值范围为0~15。例如,当它等于0时,测距精度在0~2.4m,等于10时,测距精度在192.0~384.0m.。这个精度指标不包含用户设备与信号传播的误差。
卫星健康状态,表示卫星导航数据正确与否。比如其中有一个字概述卫星导航数据正确与否,它可取值0或1,0表示导航数据正确;1表示某些或者全部导航数据错误。
卫星钟参数发布,可以便于用户发现卫星钟参数的更新情况。
卫星钟参考历元,表示数据块ⅰ的基准时间,卫星钟差参考时刻。
卫星钟差改正参数,用来对卫星钟钟差进行改正。
(二),数据块ⅱ的主要参数
数据块ⅱ包含2、3子帧,主要用来计算卫星的在轨位置。
数据块ⅱ的大部分参数是用来计算卫星摄动轨道的,表中的最后三个参数:
卫星星历参考历元,是卫星星历参数的参考时间。从每周六∕周日子夜零时起算,取值范围为0~604800。
星历参数发布,可以便于用户发现卫星星历参数的更新情况。
星历数据龄期,它表示最后一次更新数据的时间到参考历元toe之间的时间差,便于用户确认导航电文改正参数的时效(validity time)。取值范围0~31,每个刻度值等于900秒,因此aodo的实际值变化于0~27900秒。
(三),数据块ⅲ的主要参数
数据块ⅲ包含4、5子帧共50页的内容。其主要内容是其他卫星的卫星历书(包括子帧4的2-5页,7-10页和子帧5的1-24页)。历书类似于星历,也可用来做卫星定轨以及钟差改正,只是它所含的参数更少些,定轨精度较星历为低,更新速度也较迟缓。另外,在子帧4的第18页包含有电离层改正和协调世界时的有关参数。
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