10.GPS卫星导航电文
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① 第1和第2bit为电文识别(DATA ID)。当DATA ID为“00”时,它是GPS实验卫星的数据格式; 当为“01”时,它是GPS工作卫星的数据格式;
② 第3~8bit为卫星识别(SV ID)。对于含有历书 数据的各个页面,SV ID的编号对于该颗GPS卫 星的伪燥声码之相位偏差系数;对于其余各个也 面,SV ID相当于页面识别符。
由于每个子帧持续时间为6s,所以下一子帧 开始的时间为6×Zs。
如图10-4所示,Z计数乘6秒后即为下一子帧 的前沿所对应的GPS时。
图10-5 Z计数与GPS时对应关系图
转换码的第18bit表明卫星注入电文后是否发生 滚动动量矩缺载现象;
第19bit用于指示数据帧的时间是否与P码子码 X1的钟信号同步;
子帧1、2、3与子帧4、5的每一页均构成一个 主帧,即一段完整的导航电文包含25个主帧, 由 于 一 个 主 帧 的 长 度 为 1500bit , 故 电 文 共 有 37500bit。
第1、2、3子帧每30s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750s才能够传送 完,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。
1-17
Z计数
18
19 20-22
滚动动量矩 数据帧的时间 子帧 是否缺载 是否同步 识别标志
23-24 25-30 bit
连接码 奇偶检验码
图10-4
转换码的第1~17bit表示Z计数,它实际上是 一个时间计数,它以从每星期起始时刻开 始播发的D码子帧数为单位,给出了一个子 帧开始瞬间的GPS时间。
导航电文是二进制码,依规定格式组成,按帧 向外播送。
它的基本单位是长1500bit的一个主帧。由于播 送速率为50bit/s,所以播送一帧电文的时间需 要 30s。
1个主帧
1个子帧 1个字码
图10-1 卫星电文的基本构成
如图10-1所示,一个主帧包括5个子帧,第1、2、 3子帧各有10个字码,每个字码有30bit,故每 一子帧共占300bit,其持续播送的时间为6s。 第4、5子帧各含25页。
式中:a0(时间偏差),a1(频率偏差系数),a2(漂移系数)
五、第二数据块
包含在第2和第3子帧中的第3~10个字码。
其内容表示GPS卫星的星历。星历参数分位 以下三类:
1. 开普勒六参数: a,e,i0,0,, M0
2. 轨道摄动九参数: n, , i, Cuc , Cus , Crc , Crs , Cic , Cis
图10-2 一帧导航电文的内容
二、遥测码
每个子帧的第1个字码为遥测码(TLW),其 主要作用是指明卫星注入数据的状态。
遥测码开头的8个bit是同步码,作为识别电
文内容的先兆,致使用户易于解释导航电
文 1-8
9-22 23-24 25-30 bit
同步码 遥测电文 连接码 奇偶检验码
遥测码
图10-3
24页面第1~24页面给出第1~24颗卫星的历书; 第25页面给出第1~24颗卫星健康状况和星期编
号,当指示卫星状况的6bit全部是1时,则表示 该卫星工作不正常,而不能用于导航定位测量。
在第三数据块中,第4和第5子帧每个页面第3字 码,其开始的8bit是识别字符,且分成两种形式:
为了消除相对论效应的影响,将卫星时钟的 10.23MHz减小到10.2999999545MHz的实际频率。 虽经过这种改正,但相对论效应所产生的时间 偏移并非常数,加上时钟自身的误差,卫星时 钟还需加以改正,其值为
tS a0 a1(t toc ) a2 (t toc )2 (10-3)
第20~22bit是子帧识别标志; 第23~24bit是无意义的连接码; 第25~30bit是奇偶检验码。
四、第一数据块
第一数据块位于第1子帧的第3~10字码,它的 主要内容包括:
① 标识码,时延差改正。 ② 星期序号。 ③ 卫星的健康状况。 ④ 数据时钟改正系数
⑤ 第一数据块参数列表(具体可参考下图)
• 卫星时钟改正
GPS采用了GPS星期和GPS时间系统(时系)。 GPS时系是以地面监控系统主控站的主(原子) 钟为基准的连续时间尺度。由于UTC时间的跳秒 和主控站主钟的不稳定性,GPS时间和UTC时间之 间存在着变化差值。
它由地面监控系统予以检测,其大小用导航 电文播发给广大用户。
另外由于相对论效应,卫星时钟比地面时钟 走得快,每秒约差448ps(10-12s)。
随后的14个bit是遥测码的电文,其内容包 括控制站注入数据时的状态、诊断信息和 其他信息。
接下来是2个无信息意义的连接码和6个奇偶 校验码。 1-8 9-22 23-24 25-30 bit
同步码 遥测电文 连接码 奇偶检验码
遥测码
图10-3
三、转换码(HOW)
每个子帧第2个字码转换码(HOW)。其作 用是提供帮助用户从所捕获的C/A码转换到 P码的Z计数。
相对论效应
就是一切都是相对的,包括时间和空间,速度 增大,也就是空间速度增加时间速度就会减少, 体积也会减少,另外你喜欢做一个事情的时候 时间会变快,否则时间会减慢,你认为一个东 西存在实际上它仅仅是对你存在,并不等于比 尔讷也可以看到同样的东西。
如果你以光速飞行,对你来说时间就会静止, 你自己的身高就会变为零;如果你超光速飞行, 时间就会倒退。
第4子帧
第2,3,4,5,7,8,9,10页面提供25~32颗 卫星的历书;
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; 第25页面提供所有卫星的型号、防电子对抗特
征符和第25~32颗卫星的健康状况; 第1,6,11,12,16,19,20,21,22,23,
星钟数据龄期AODC
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。
AODC toc tl
(10-2)
式中,toc为第一数据块的参考时刻; tl是计算时钟改正参数所作测量的最后观测时间。
星期序号 WN
表示从1980年1月6日子夜零点(UTC)起算 的星期数,即GPS星期数。
3. 时间二参数:
toe , AODE
轨道参数的意义如下图4-6和4-7所示:
图10-6 轨道参数及含义
图10-7 轨道参数及取值
六、第三数据块
包括第4和第5两个子帧,其内容包括了所有的GPS卫 星的历书数据。
卫星历书数据的内容实际上是数据块1和数据块2中参 数的截断形式,它对用户提供低精度的卫星位置、钟 改正参数、卫星工作状态和卫星识别标志等信息,用 以帮助用户直接捕获卫星信号,及选择最合适的GPS 卫星进行观测。与块1、2不同的是,第4、5子帧中交 替出现25次,每次包括不同卫星的历书数据,一共要 750秒才重复出现一次,完整地内容分25次(亦或25页) 完成。
第十讲 GPS导航电文
01 基本构成 02 遥测码(TLW) 03 转换码(HOW) 04 第一数据块 05 第二数据块 06 第三数据块
一、基本构成
GPS卫星导航电文包括卫星星历、时钟改正 参数、电离层延迟改正参数、工作状态信息, 以及由C/A码确定P码信号时的交接码等参 数。
卫星电文又叫数据码(D码)。 是利用GPS进行定位、导航的数据基础。
第一数据块参数列表
时延差改正Tgd
表示信号在卫星内部的时延差(TP1-TP2), 即P1(y1),P2(y2)码从产生到卫星发射天线所走时间 的差异。
Tgd Tp1 Tp2
(10-1)
当使用单频接受机时,用Tgd改正所观测的结果, 以减小电离层效应影响,从而提高定位精度;
当采用双频接受机时,就不必要采用这个延时 差改正。
② 第3~8bit为卫星识别(SV ID)。对于含有历书 数据的各个页面,SV ID的编号对于该颗GPS卫 星的伪燥声码之相位偏差系数;对于其余各个也 面,SV ID相当于页面识别符。
由于每个子帧持续时间为6s,所以下一子帧 开始的时间为6×Zs。
如图10-4所示,Z计数乘6秒后即为下一子帧 的前沿所对应的GPS时。
图10-5 Z计数与GPS时对应关系图
转换码的第18bit表明卫星注入电文后是否发生 滚动动量矩缺载现象;
第19bit用于指示数据帧的时间是否与P码子码 X1的钟信号同步;
子帧1、2、3与子帧4、5的每一页均构成一个 主帧,即一段完整的导航电文包含25个主帧, 由 于 一 个 主 帧 的 长 度 为 1500bit , 故 电 文 共 有 37500bit。
第1、2、3子帧每30s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750s才能够传送 完,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。
1-17
Z计数
18
19 20-22
滚动动量矩 数据帧的时间 子帧 是否缺载 是否同步 识别标志
23-24 25-30 bit
连接码 奇偶检验码
图10-4
转换码的第1~17bit表示Z计数,它实际上是 一个时间计数,它以从每星期起始时刻开 始播发的D码子帧数为单位,给出了一个子 帧开始瞬间的GPS时间。
导航电文是二进制码,依规定格式组成,按帧 向外播送。
它的基本单位是长1500bit的一个主帧。由于播 送速率为50bit/s,所以播送一帧电文的时间需 要 30s。
1个主帧
1个子帧 1个字码
图10-1 卫星电文的基本构成
如图10-1所示,一个主帧包括5个子帧,第1、2、 3子帧各有10个字码,每个字码有30bit,故每 一子帧共占300bit,其持续播送的时间为6s。 第4、5子帧各含25页。
式中:a0(时间偏差),a1(频率偏差系数),a2(漂移系数)
五、第二数据块
包含在第2和第3子帧中的第3~10个字码。
其内容表示GPS卫星的星历。星历参数分位 以下三类:
1. 开普勒六参数: a,e,i0,0,, M0
2. 轨道摄动九参数: n, , i, Cuc , Cus , Crc , Crs , Cic , Cis
图10-2 一帧导航电文的内容
二、遥测码
每个子帧的第1个字码为遥测码(TLW),其 主要作用是指明卫星注入数据的状态。
遥测码开头的8个bit是同步码,作为识别电
文内容的先兆,致使用户易于解释导航电
文 1-8
9-22 23-24 25-30 bit
同步码 遥测电文 连接码 奇偶检验码
遥测码
图10-3
24页面第1~24页面给出第1~24颗卫星的历书; 第25页面给出第1~24颗卫星健康状况和星期编
号,当指示卫星状况的6bit全部是1时,则表示 该卫星工作不正常,而不能用于导航定位测量。
在第三数据块中,第4和第5子帧每个页面第3字 码,其开始的8bit是识别字符,且分成两种形式:
为了消除相对论效应的影响,将卫星时钟的 10.23MHz减小到10.2999999545MHz的实际频率。 虽经过这种改正,但相对论效应所产生的时间 偏移并非常数,加上时钟自身的误差,卫星时 钟还需加以改正,其值为
tS a0 a1(t toc ) a2 (t toc )2 (10-3)
第20~22bit是子帧识别标志; 第23~24bit是无意义的连接码; 第25~30bit是奇偶检验码。
四、第一数据块
第一数据块位于第1子帧的第3~10字码,它的 主要内容包括:
① 标识码,时延差改正。 ② 星期序号。 ③ 卫星的健康状况。 ④ 数据时钟改正系数
⑤ 第一数据块参数列表(具体可参考下图)
• 卫星时钟改正
GPS采用了GPS星期和GPS时间系统(时系)。 GPS时系是以地面监控系统主控站的主(原子) 钟为基准的连续时间尺度。由于UTC时间的跳秒 和主控站主钟的不稳定性,GPS时间和UTC时间之 间存在着变化差值。
它由地面监控系统予以检测,其大小用导航 电文播发给广大用户。
另外由于相对论效应,卫星时钟比地面时钟 走得快,每秒约差448ps(10-12s)。
随后的14个bit是遥测码的电文,其内容包 括控制站注入数据时的状态、诊断信息和 其他信息。
接下来是2个无信息意义的连接码和6个奇偶 校验码。 1-8 9-22 23-24 25-30 bit
同步码 遥测电文 连接码 奇偶检验码
遥测码
图10-3
三、转换码(HOW)
每个子帧第2个字码转换码(HOW)。其作 用是提供帮助用户从所捕获的C/A码转换到 P码的Z计数。
相对论效应
就是一切都是相对的,包括时间和空间,速度 增大,也就是空间速度增加时间速度就会减少, 体积也会减少,另外你喜欢做一个事情的时候 时间会变快,否则时间会减慢,你认为一个东 西存在实际上它仅仅是对你存在,并不等于比 尔讷也可以看到同样的东西。
如果你以光速飞行,对你来说时间就会静止, 你自己的身高就会变为零;如果你超光速飞行, 时间就会倒退。
第4子帧
第2,3,4,5,7,8,9,10页面提供25~32颗 卫星的历书;
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; 第25页面提供所有卫星的型号、防电子对抗特
征符和第25~32颗卫星的健康状况; 第1,6,11,12,16,19,20,21,22,23,
星钟数据龄期AODC
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。
AODC toc tl
(10-2)
式中,toc为第一数据块的参考时刻; tl是计算时钟改正参数所作测量的最后观测时间。
星期序号 WN
表示从1980年1月6日子夜零点(UTC)起算 的星期数,即GPS星期数。
3. 时间二参数:
toe , AODE
轨道参数的意义如下图4-6和4-7所示:
图10-6 轨道参数及含义
图10-7 轨道参数及取值
六、第三数据块
包括第4和第5两个子帧,其内容包括了所有的GPS卫 星的历书数据。
卫星历书数据的内容实际上是数据块1和数据块2中参 数的截断形式,它对用户提供低精度的卫星位置、钟 改正参数、卫星工作状态和卫星识别标志等信息,用 以帮助用户直接捕获卫星信号,及选择最合适的GPS 卫星进行观测。与块1、2不同的是,第4、5子帧中交 替出现25次,每次包括不同卫星的历书数据,一共要 750秒才重复出现一次,完整地内容分25次(亦或25页) 完成。
第十讲 GPS导航电文
01 基本构成 02 遥测码(TLW) 03 转换码(HOW) 04 第一数据块 05 第二数据块 06 第三数据块
一、基本构成
GPS卫星导航电文包括卫星星历、时钟改正 参数、电离层延迟改正参数、工作状态信息, 以及由C/A码确定P码信号时的交接码等参 数。
卫星电文又叫数据码(D码)。 是利用GPS进行定位、导航的数据基础。
第一数据块参数列表
时延差改正Tgd
表示信号在卫星内部的时延差(TP1-TP2), 即P1(y1),P2(y2)码从产生到卫星发射天线所走时间 的差异。
Tgd Tp1 Tp2
(10-1)
当使用单频接受机时,用Tgd改正所观测的结果, 以减小电离层效应影响,从而提高定位精度;
当采用双频接受机时,就不必要采用这个延时 差改正。