gps导航卫星星历及历书参数意义

合集下载

卫星运动基础及GPS卫星星历

2 影响卫星运行轨道的因素
G GPS地球卫星在空间绕地球运行，除受地球引力作用外，
P 还受到日、月和其它天体的引力影响，以及太阳光压、大气 S 测阻力和地球潮汐力等因素的影响。卫星的实际轨道变得非常
量复杂，有不确定性，无法用简单而精确的数学模型描述。
原理
各种作用力中，地球引力的影响最大，其他作用力的影响相
作业
G P
•
1.什么是卫星无摄运动和受摄运动.
S • 2 画图表示卫星的轨道参数，指出各个参数
测的意义，说明各个参数的作用。
量
原
理
及
应
用
卫星运动基础及GPS卫星星历
§3.3 卫星的受摄运动
• 概述
G P
•
对于卫星精密定位来说，在只考虑地球质心引
S 测
力情况下计算卫星的运动状态（即研究二体问
量题）是不能满足精度要求的。必须考虑地球引
G
P
S
测
量原
第三章卫星运动基础及GPS
理
及
应
用
卫星运动基础及GPS卫星星历
3.1 概述
GPS卫星的星历是描述卫星运行及其轨道的参数，它的
G P
主要作用是利用GPS卫星系统进行导航定位时，计算卫星在
S 空间的瞬时位置。而研究GPS卫星在协议地球坐标系中的瞬
测时位置，就是GPS卫星的轨道运动理论。
a
理 Nunerial eccentricity 及 of ellipse
轨道椭圆的偏心率
e
应 Argument of perigee 近地点角距（幅角） ω
用 Mean anomaly
平近点角，真近点角 M，V

卫星星历的相关内容.

预报星历
• 预报星历，是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户的，用户接收机接收到这些信号，经过解码便可获得所需要的卫星星历，所以这种星历也叫做广播星历。 • 广播星历参数：共有16个，其中包括1个参考时刻，6个对应参考时刻的开普勒轨道根数和9个反映摄动力影响的参数。这些参数通过GPS卫星导航电文传递给用户。每两个小时更新一次；目前广播星历所给出卫星的点位中误差为 5-7m。
GPS卫星星历
• 概述
– 卫星的星历，是描述卫星运行轨道的一组数据。利用GPS定位，就是根据已知的卫星轨道信息和用户的观测资料，通过数据处理来确定接收机的位置和速度。所以，精确的描述轨道的星历，是实现精确定位与导航的基础。
• GPS卫星星历的分类
– 预报星历（广播星历） – 后处理星历（精密星历）
广播星历文件示例
广播星历参数详解
后处理星历
• 后处理星历，一些组织根据各自建立的卫星跟踪站所获得的对GPS卫星的精密观测资料，应用与确定广播星历相似的方法而计算得到的卫星星历。它不是GPS卫星直接播发的，而是由第三者提供给用户的GPS星历。
– ftp:///pub
精度
时间间隔
卫星位置计算方法
预报星历
低
2h 15min
用轨道参数来计算
后处理星历
高
插值
– ftp:///pub/gps/gpsdata – ftp://igs.ensg.ign.fr/pub/igs/ – ftp:///pub/product/
精密星历文件示例
区别
星类型
获取方法由导航电文实时地得到事后由第三方提供

GPS术语要点

GPS术语 -- 词汇及概念解释( 按英文术语的第一个字母排序 )历书(Almanac)由 G P S 卫星传送的资料，包括所有卫星的轨道信息、时钟修正以及大气时延参数。

这些资料用于支持快速卫星捕获。

历书中的轨道信息不如星历表精确，但有效时间较长（一至两年）。

模糊值 (Ambiguity)当一个接收站对经过的一颗卫星进行连续观测，为重建载波相位中包含的一个未知整周数。

纬度幅角(Argument of Latitude)真近点角及近地点幅角的和。

近地点幅角 (Argument of Perigee)在椭圆轨道的焦点上观察到的从升交点到轨道天体至焦点的最近距离处的角度或弧段,此角度是在轨道平面上沿轨道天体运动方向度量的。

升交点(Ascending Node)一个物体的轨道从南至北穿过参考平面（亦即赤道平面）的点。

方位角(Azimuth)由一个固定方向（如北方）及物体方向在水平方向的角距离。

带宽(Bandwidth)信号携带信息能力的量度，用该信号的谱宽度（频域）表示，单位为赫兹。

基线(Baseline)当两个观测点同步接收 G P S 资料，并用差分方法进行数据处理时，这两个点之间的三维向量距离叫做基线。

差拍(Beat Frequency)两个频率的信号混频时产生的两个附加频率之中的任何一个。

这两个拍频等于原来两个频率的和或差。

偏置(Bias)见“整数偏置”。

二进制双相调制(Binary Biphase Modulation)在一个频率恒定的载波上的0度或180度的相位变化（分别代表二进制的0或1）。

GPS信号是双相调制的。

二进制脉冲编码调制(Binary Pulse Code Modulation)使用一串二进制数字（编码）的脉冲调制。

这种编码通常由“0”或“1”来表示，而“0”和“1”是具有明确含义（如波的相位变化或方向变化）的。

蓝皮书(Bluebook)由“N G S 蓝色参考书”衍生出的俗称。

导航电文和星历

具体如下：
2NAVIGATION DATA RINEX VERSION / TYPE CCRINEXN V1.6.0 UX CDDIS 15-SEP-13 00:33PGM / RUN BY / DATE IGS BROADCAST EPHEMERIS FILE COMMENT
0.1211D-070.1490D-07 -0.5960D-07 -0.1192D-06ION ALPHA
0.5490D-09 0.D+01 0.D+04 0.000000D+00轨道倾角变化率,L2上的码,GPS周数，L2P码数据标记
0.D+01 0.000000D+00 0.7154D-08 0.D+02卫星精度,卫星健康状态,TGD,IODC钟的数据龄期
0.D+06 0.000000D+00 0.000000D+00 0.000000D+00电文发送时刻,拟合区间（未知为零）,备用,备用
double
float
float
short
short
long 242半周/s
半周
半周
半周
s
s/s
s
利用历书和当地的位置，我们可以计算出卫星的方位和高度角，由此可以计算出当地能观测到的卫星和持续时间，即卫星高度角大于5°的出现时间。
GPS卫星星历参数包含在导航电文的第二和第三子帧中。从有效的星历中，我们可解得卫星的较准确位置和速度，从而用于接收机定位和测速。GPS卫星历书每30秒重复一次，有效期为以星历参考时间为中心的4小时内。
0.D+02 0.0D+01 0.7061D-08-0.5D+01数据/星历发布时间对轨道半径正弦的校正值,平均角速度的摄动修正量,参考时刻toe的平近点角

GPS考试名词解释简答

1卫星星历：是描述卫星运动轨道的信息，是一组对应某一时刻的轨道根数及其变率。

根据卫星星历可以计算出任时刻的卫星位置及其速度，GPSS星星历分为预报星历和后处理星历。

2广播星历：是定位卫星发播的无线电信号上载有预报一定时间内卫星根数的电文信息。

3导航电文：导航信息的二进制数据码。

包括卫星星历、时钟改正数、卫星工作状态、轨道摄动改正、大气折射改正等信息。

4无摄运动：仅考虑地球质心引力作用的卫星运动称为无摄运动。

5受摄运动：在摄动力的作用下的卫星运动称为受摄运动。

6载波重建：重建载波相位是输入的（经多普勒位移的）GPS载波相位与接收仪产生的（名为固定的）参考频率相位，两者之的差。

7周跳：在GPS载波相位观测中，因卫星信号失锁引起的相位整周跳变。

8章动：指真北天极绕平北天极所做的顺时针椭圆运动。

9重复基线闭合差：当某条基线被两个或多个时段观测时，就构成了所谓的重复基线闭合差条件。

（不同观测时段，对于同一条基线的观测结果就是重复基线）10世界时：以平子夜为0时起算的格林威治平太阳时UT。

11岁差：地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢移动，春分点在黄道上随之缓慢移动的现象。

12黄道：地球绕太阳公转的轨道平面称为黄道面，它与天球相交的大圆称为黄道。

它就是当地球绕太阳公转时，观测者所看到的太阳在天球上运动的轨道。

13伪距：GPS定位采用的是被动式单程测距。

它的信号发射时刻是卫星钟确定的，收到时刻则是由接收机钟确定的，这就在测定的卫星至接收机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同步的误差影响，所以称其为伪距。

14整周未知数：指卫星信号从发射时刻到接收机接受时刻这个阶段载波的整个周数。

15升交点：指当卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角即轨道倾角不等于零时，轨道与赤道面有两个交点，卫星由南向北飞行时的交点称为升交点。

16升交点赤经：含地轴和春分点的子午面与含地轴和升交点的子午面之间的交角等。

仃真近点角：天体从近点起沿轨道运动时其向径扫过的角度。

GPS卫星的星历

GPS卫星星历对基线解算的影响鄞州区土地勘测规划所张苏红宁波冶金勘察设计研究股份有限公司徐军｛摘要｝随着GPS应用范围的扩展，GPS定位技术在高精度变形观测中得到充分发展。

由于工程建设的需要，运用GPS相对定位技术对施工控制网进行变形监测，本文主要分析了采用不同的卫星星历对GPS基线解算的影响，提出了采用GPS精密星历进行GPS控制网变形监测。

关键词：GPS精密星历一、前言卫星的星历就是描述卫星运行轨道和状态的各种参数值，它是计算卫星瞬时位置的依据。

卫星星历按其来源的不同，可以分为两种：预报星历（广播星历）和实测星历（精密星历）。

1、广播星历卫星将地面监测站注入的有关卫星轨道的信息，通过发射导航电文传递给用户，用户接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历。

即广播星历。

由卫星向用户播发。

可用于实时定位。

分C/A码星历和P码星历。

内容：分三部分，开普勒六参数、轨道摄动九参数、时间二参数。

由地面监测站测定卫星轨道外推轨道，精度25m。

2、实测星历一些国家根据自己的卫星跟踪站观测资料，经过事后处理直接计算的卫星星历，称为实测星历。

其精度忧于5cm利用精密星历及其它手段进行精密单点定位，精度可达0.1m。

GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法，来确定地面点的三维坐标。

因此，对于GPS卫星、卫星信号传播过程和地面接收设备都会对GPS 测量产生误差。

主要误差来源可分为：与GPS卫星有关的误差；与信号传播有关的误差;与接收设备有关的误差。

与卫星有关的误差主要有：卫星星历误差、卫星钟差、SA干扰误差、相对论效应的影响。

卫星星历误差是指卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差,由于卫星空间位置是由地面监控系统根据卫星测轨结果计算求得的, 所以又称为卫星轨道误差。

它是一种起始数据误差, 其大小取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。

GPS卫星的星历、GPS卫星信号及GPS的导航电文

u (t ) Cuc cos(2(t )) Cus sin(2(t )) r (t ) Crc cos(2(t )) Crs sin(2(t )) i(t ) Cic cos(2(t )) Cis sin(2(t ))
toe：星历参考时刻
第一级调制，用50HZ的D码调制一个伪噪声码，如调制一个被叫做P码的伪噪声码，后者的码率高达10.23MHZ。D码调制P码的结果是形成一个组合码，致使D码信号的频带宽度从50HZ扩展到了10.23MHZ，也就是说，GPS卫星原拟发送50b/s 的D码，转变为发送10.23Mb/s的组合码P(t)D(t)。
星历参数详解④
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 t L
式中：tOC为第一数据块的参考时间；tL为计算时钟改正参数所用数据的最后观测时间（预报星历测量的最后观测时间）。
2 后处理星历
卫星的预报星历具有实时获取的特点，这对于导航或实时定位是非常重要的。但是，对于某些精密定位工作的用户来说，其精度尚难以满足要求，尤其当预报星历受到人为干预而降低精度时，就更难以保障精密定位工作的要求。后处理星历，是一些国家的某些部门根据各自建立的跟踪站所的卫星星历。它可以向用户提供在用户观测时间的卫星星历，避免了预报星历外推的误差。
GPS用户通过卫星广播星历，可以获得16个卫星星历参数。其中，1个参考时刻，6个相应参考时刻的开普勒轨道参数和9个摄动力影响的参数。这些参数的定义如表所列。其中AODE表示从最后一次注入电文起外推星历时的外推时间间隔，它反映了外推星历的可靠程度。有关卫星实际轨道的描述如图所示。根据上述数据，便可外推出观测时刻t的轨道参数，从而可计算卫星在不同参考系中的相应坐标。

GPS广播星历计算卫星位置和速度

GPS广播星历计算卫星位置和速度GPS（全球定位系统）是一种通过卫星定位的技术，它利用卫星发射的广播星历来计算卫星的位置和速度。

星历数据是需要事先计算和上传给卫星的。

在GPS系统中，有31颗运行在中轨道上的卫星，其中至少有24颗是激活状态的。

这些卫星分布在不同的轨道上，每个轨道上约有4颗卫星。

卫星轨道分为6个球形环，每个环的倾角不同，倾角越大表示距离地球赤道越远。

每颗GPS卫星都具有精确的时钟，它们通过广播信号发送自身的位置和速度信息。

这些广播信号被接收器接收后，通过计算接收时间差来确定卫星与接收器之间的距离。

利用三个以上的卫星的广播信号，可以计算出接收器所在的位置。

星历数据是卫星的位置和速度信息，它用于计算接收器附近的卫星位置和速度。

星历数据包括每颗卫星的轨道参数（半长轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角、运动角频率）、卫星钟差和卫星偏差改正参数等。

星历数据的计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。

首先，需要从测量数据中估算卫星位置和速度。

接着，根据卫星轨道的数学模型和测量数据，通过插值和拟合等算法计算出卫星的位置和速度数据。

最后，通过计算误差和改正项进行数据校正。

这些校正项包括大气延迟、钟差、轨道摄动等。

星历数据的计算过程是集中在地面控制站完成的，然后通过双向通信链路上传给卫星。

卫星接收到星历数据后，会将其存储在内部存储器中，并通过广播信号发送给地面的接收器。

在接收器接收到卫星广播信号后，会利用星历数据来计算卫星与接收器之间的距离。

首先，接收器会粗略估算卫星位置，然后通过星历数据进行细化校正，最终得到精确的卫星位置和速度信息。

利用卫星位置和速度信息，接收器可以计算出自身的位置。

通过接收多个卫星的广播信号，接收器可以确定自身在地球的经度、纬度和海拔高度。

在接收器上，还可以通过计算卫星位置的变化来确定速度。

通过不同时刻测量卫星位置的变化，可以计算出接收器的速度矢量。

总结起来，GPS广播星历是用于计算卫星位置和速度的关键数据。

GPS术语

GPS术语 -- 词汇与概念解释( 按英文术语的第一个字母排序 )历书(Almanac)由G P S 卫星传送的资料，包括所有卫星的轨道信息、时钟修正以及大气时延参数。

这些资料用于支持快速卫星捕获。

历书中的轨道信息不如星历表精确，但有效时间较长（一至两年）。

模糊值 (Ambiguity)当一个接收站对经过的一颗卫星进行连续观测，为重建载波相位中包含的一个未知整周数。

纬度幅角(Argument of Latitude)真近点角与近地点幅角的和。

升交点(Ascending Node)一个物体的轨道从南至北穿过参考平面（亦即赤道平面）的点。

方位角(Azimuth)由一个固定方向（如北方）与物体方向在水平方向的角距离。

带宽(Bandwidth)信号携带信息能力的量度，用该信号的谱宽度（频域）表示，单位为赫兹。

基线(Baseline)当两个观测点同步接收G P S 资料，并用差分方法进行数据处理时，这两个点之间的三维向量距离叫做基线。

差拍(Beat Frequency)两个频率的信号混频时产生的两个附加频率之中的任何一个。

这两个拍频等于原来两个频率的和或差。

偏置(Bias)见“整数偏置”。

二进制双相调制(Binary Biphase Modulation)在一个频率恒定的载波上的0度或180度的相位变化（分别代表二进制的0或1）。

GPS信号是双相调制的。

二进制脉冲编码调制(Binary Pulse Code Modulation)使用一串二进制数字（编码）的脉冲调制。

这种编码通常由“0”或“1”来表示，而“0”和“1”是具有明确含义（如波的相位变化或方向变化）的。

蓝皮书(Bluebook)由“N G S 蓝色参考书”衍生出的俗称。

书中包括N G S 要求大地测量数据所应有的信息和格式。

GPS星历——精选推荐

GPS 信号结构及卫星星历。

GPS 卫星发射的信号是由载波、测距码和导航电文三部分组成的。

载波是指可运载调制信号的高频振荡波。

GPS 卫星所用的载波有两个。

由于它们均位于微波的L 波段，故分别称为L1 载波和L2 载波。

其中L1 载波是由卫星上的原子钟所产生的基准频率f0=10.23MHz 倍频154 倍后形成的，即f1=154*f0=1575.42MHz，其波长λ1 为19.03cm。

载波是基准频率f0 倍频120 L2 后形成的，即f2= 120*f0=1227.60MHz，其波长λ2 为24.42cm。

采用两个频率的目的是为了较完善地消除电离层延迟。

采用高频率载波的目的是为了更精确地测定多普勒频移，从而提高测速的精度；减少信号的电离层延迟，因为电离层延迟是与信号频率f 的平方成反比的。

测距码是用于测定从卫星到接收机之间距离的二进制码。

GPS 卫星中所用的测距码从性质上讲属于伪随机噪声码。

根据其性质和用途的不同，测距码可分为粗码（C/A 码）和精码（P 码或Y 码）两类，每个卫星所用的测距码互不相同且相互正交。

粗码C/A 码，又称为粗捕获码，它被调制在L1 载波上，是1MHz 的伪随机噪声码（PRN 码），其码长为1023 位（周期为1ms ）。

由于每颗卫星的C/A 码都不一样，因此，经常用它们的PRN 号来区分它们。

C/A 码是普通用户用以测定监测站到卫星间的距离的一种主要信号。

精码P（Y）码，又称为精码，它被调制在L1 和L2 载波上，是10MHz 的伪随机噪声码，其周期为7 天。

在实施AS 时，P 码与W 码进行模二相加生成保密的Y 码，此时，一些用户无法利用P 码来进行导航定位。

导航电文是GPS 卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的位置、卫星的工作状态、卫星钟的修正参数，电离层延迟修正参数等重要数据的二进制代码，也称数据码（D 码）。

广播星历，这种星历是主控站利用跟踪站收集的观测资料计算并外推出未来两周的星历，然后注入到GPS 卫星，形成导航电文供用户使用。

GPS星历及观测数据的解读

对Y2191855.04N星历的解读：
一、文件名Y2191855.04N
Y2194：字符测站名
185：年积日
5：一天内文件的序号
04：两位年号（2004）
N：指星历
二、END OF HEADER 文件头结束标签
三、某卫星某历元的星历数据：
四、红色标注为卫星PRN号，绿色为历元时刻：
对Y2191855.04O解读：
一、文件名：
Y2194：字符测站名
185：年积日
5：一天内文件的序号
04：两位年号（2004）
O：观测值
二、红色框内是文件头内容
绿色框内是文件头标签
三、红色框为RINEX版本号
绿色为数据类型
蓝色为观测值类型
四、蓝色为接收机编号、类型及版本
红色为近似坐标
绿色为天线偏心
五、绿色为缺省的波长因子
红色为观测值类型及排列顺序
蓝色为波长间隔
六、蓝色为一个历元的观测数据
红色为历元时刻
绿色为卫星数及卫星列表
黄色为接收机伸差
下面的数据就是各个卫星的观测值。

卫星导航电文讲解

卫星导航电文讲解本文内容大纲如下：∙GPS信号讲解∙GPS的导航电文讲解∙GLONASS信号∙GLONASS信号构成∙GLONASS导航电文∙Galileo信号∙Galileo 信号构成∙Galileo导航电文∙北斗∙北斗信号构成∙北斗导航电文●GPS信号讲解GPS卫星传输的信号主要由三个部分组成：∙载波∙测距码(伪随机码)∙导航电文每颗卫星使用两种不同的测距码来对导航电文进行扩频：∙粗略码(C/A)，也称为民码，免费提供给全球用户使用，∙精细码(P)，也称为军码，主要用于政府和军事机构中的高精度应用。

∙C/A码是长度为1,023 比特的伪随机码，传输速率为1.023 Mbps，即每毫秒重复一次。

GPS 系统采用码分多址技术，每颗卫星使用不同C/A 码，在同一频率上传输信号，接收机通过对C/A码的识别来确定信号来自哪颗卫星。

∙P码是码长为6.1871 x 1012 比特的伪随机码，传输速率为10.23 Mbps，P码的周期很长，每周重复一次。

自1994年起，为了反电子欺骗，P码被W码加密得到Y码，通常称为P (Y)码，仅限于军事应用。

导航电文，经测距码扩频后，调制到射频载波上。

L1 载波1575.42 MHz 频带上同时调制了C/A和P(Y)码信号。

L2载波1227.6 MHz 频带上只调制了P(Y)码信号。

●GPS的导航电文讲解导航电文由一个含有37,500比特的主帧组成，传输速率为50bps，电文的传送时间为12.5 min。

主帧分成25个页面或帧，每帧由5个子帧构成，包括时间和钟差改正数、卫星健康状况、当前卫星的星历或精密的轨道信息、以及一部分历书(包含所有卫星粗略轨道信息)。

接收机接收每颗卫星的星历数据，来确定卫星的位置。

它还需要传输时间和钟差改正数来计算伪距，进而确定接收机的位置。

这些信息在前三个子帧中传输，接收机至少需要16秒(在最坏情况下是30秒)来获取这些必要信息。

GPS的导航电文以帧的形式编排为比特流，每一帧为1500比特，这1500比特又分为5个子帧，每个子帧为300比特。

GPS星历要点范文

GPS星历要点范文一、GPS星历的定义和作用1.GPS星历是指卫星轨道参数数据，包括卫星位置、速度和时钟差等信息。

2.GPS星历是导航接收机确定自身位置的基础数据，它通过计算卫星和接收机之间的距离来推算出接收机的位置。

3.GPS星历的更新频率较高，通常每2小时更新一次，以确保定位的准确性。

二、GPS星历的数据格式1.GPS星历数据有两种格式：广播星历和精密星历。

2.广播星历是由GPS卫星通过无线信号广播给全球的接收机，它包含了卫星的序号、健康状态、位置、速度、时钟差等信息。

3.精密星历是由地面控制站通过测量卫星信号并进行数据处理得到的，它比广播星历更加精确，能够提供更准确的定位结果。

三、GPS星历的更新和分发1.GPS星历的更新是由GPS卫星和地面控制站共同完成的，地面控制站负责测量卫星信号并计算星历参数，然后将更新后的星历数据上传到卫星中。

2.更新后的星历数据由卫星广播给全球范围内的接收机，接收机通过接收到的星历数据确定卫星的位置和时钟差等参数。

3.接收机还可以通过互联网等方式获取精密星历，以提高定位的准确性。

四、GPS星历的使用和影响因素1.GPS星历是导航接收机定位的重要数据源，它直接影响到定位的准确性和可靠性。

2.GPS星历的准确性受多种因素影响，包括卫星的状态、地球引力、大气层延迟、信号干扰等。

3.对于移动接收机，由于接收到的卫星信号会不断变化，因此定位的准确性也会随着时间的推移而下降，需要及时更新GPS星历。

五、GPS星历的维护和管理1.GPS星历的维护和管理是由GPS系统的运营商负责的，他们负责收集、处理和分发星历数据。

2.运营商会定期更新GPS星历数据，并通过卫星广播、互联网等方式分发给接收机。

六、GPS星历的发展趋势1.随着科技的不断发展，GPS星历的数据量和精确性将进一步提高，可以提供更高精度的定位结果。

2.GPS星历的更新频率可能会增加，以进一步提高定位的实时性和准确性。

3.GPS星历的使用范围也将扩大，不仅在导航领域有广泛应用，还可以用于精确测量和科学研究等领域。

GPS星历

入门进阶：GPS信号结构及卫星星历给我留言给我写信RSS订阅邮件订阅网站承诺：阿邦网坚持写作客观独立的立场，永远不受金钱影响。

秉承为人民生活服务的宗旨，与您分享特邀帮手的经验和知识，帮您解决生活问题，提高生活品质。

本文系阿邦网独家稿件，未经许可，任何媒体和个人，不得全部或部分转载，违者必究。

标签：GPS入门GPS入门GPSGPS信号结构及卫星星历来源：周丽[点击放大]GPS卫星发射的信号是由载波、测距码和导航电文三部分组成的。

载波是指可运载调制信号的高频振荡波。

GPS卫星所用的载波有两个。

由于它们均位于微波的L波段，故分别称为L1载波和L2载波。

其中L1载波是由卫星上的原子钟所产生的基准频率f0=10.23MHz倍频154倍后形成的，即f1=154*f0=1575.42MHz，其波长λ1为19.03cm。

L2载波是基准频率f0倍频120后形成的，即f2=120*f0=1227.60MHz，其波长λ2为24.42cm。

采用两个频率的目的是为了较完善地消除电离层延迟。

测距码是用于测定从卫星到接收机之间距离的二进制码。

GPS卫星中所用的测距码从性质上讲属于伪随机噪声码。

根据其性质和用途的不同，测距码可分为粗码（C/A码）和精码（P码或Y码）两类，每个卫星所用的测距码互不相同且相互正交。

粗码C/A码，又称为粗捕获码，它被调制在 L1 载波上，是 1MHz 的伪随机噪声码（ PRN 码），其码长为 1023 位（周期为 1ms ）。

由于每颗卫星的 C/A 码都不一样，因此，经常用它们的 PRN 号来区分它们。

C/A 码是普通用户用以测定监测站到卫星间的距离的一种主要信号。

精码P（Y）码，又称为精码，它被调制在 L1 和 L2 载波上，是 10MHz 的伪随机噪声码，其周期为 7 天。

GPS卫星的星历、GPS卫星信号及GPS的导航电

精选PPT
7
GPS用户通过卫星广播星历，可以获得16个卫星星历参数。其中，1个参考时刻，6个相应参考时刻的开普勒轨道参数和9个摄动力影响的参数。这些参数的定义如表所列。其中AODE表示从最后一次注入电文起外推星历时的外推时间间隔，它反映
了外推星历的可靠程度。有关卫星实际轨道的描述如图所示。根据上述数据，便可外推出观测时刻t的轨道参数，从而可计算卫星在不同参考系中的相应坐标。
精选PPT
2
1 预报星历
所谓预报星历就是卫星GPS将含有轨道信息的导航电文发送给用户接收机，然后经过解码获得的卫星星历。所以，这种星历也称为广播星历。预报星历通常包括相对某一参考历元的开普勒轨道参数以及必要的轨道摄动改正项参数。
精选PPT
3
对应于某参考历元的卫星开普勒轨道参数，也叫参考星历，它是根据GPS监测站约一周的观测资料推算的。参考星历只代表卫星在参考历元的瞬时轨道参数（也称为密切轨道参数），但是在摄动力的影响下，卫星的实际轨道，随后将偏离其参考轨道，偏离的程度主要决定于观测历元与所选参考历元间的时间差。一般而言，用轨道参数的摄动项对已知的卫星参考星历加以改正，就可以外推出任意观测历元的卫星星历。
nn0n
A：轨道长半轴的平方根
精选PPT
11
星历参数详解
星历参数详解②
e：偏心率
E(t)M(t)esinE(t)
真近点角 (t)arctg
1e2 sinE(t) cosE(t)e
0：参考时刻升交点赤(经oe)与GPS周开始时格林尼治赤(G经ASTW )之差
设e为地球自转角速度，k (t)为升交点经度，(t)③
i0：参考时刻的轨道倾角
i(t) i0 i (t toe ) i

第4章GPS卫星的导航电文和卫星信号

§4.4 GPS接收机基本工作原理
4.4.1 GPS接收机的分类
车载型航海型按用途导航型测地型授时型航空型星载型按工作原理码相关型平方型
混合型
干涉型
按频率
单频双频
按通道个数
多通道序贯通道多路多用通道
4.4.2 GPS接收机的组成及工作原理
1.GPS接收机天线
1 0 1
00 0
0 1 1
m序列的产生——伪随机码
最长线性移位寄存器 (抽头式反馈移位器)
四级D触发器
所谓“移位”就是在脉冲的作用下，xi的状态转移到xi-1处。
名
称
状
态
触发器1
触发器2 触发器3
1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1
1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1
星历参数
t0e(s) IODE (s) √a (m0.5) e i0(rad) w（rad） Ω0 (rad) M0 (rad) Δn (rad/s) Ω (rad/s) I(rad/s) Cus(rad) Cuc(rad) Cis(rad) Cic(rad) Crs(m) Crc(m)
含义
星历表参考历元星历表的数据龄期（AODE）轨道长半径的平方根轨道偏心率按参考历元t0e计算的轨道倾角近地点角距按参考历元t0e计算的升交点赤经按参考历元t0e计算的平近点角平均角速度之差升交点赤经变化率轨道倾角的变化率纬度幅角的正弦调和项改正的振幅纬度幅角的余弦调和项改正的振幅轨道倾角的正弦调和项改正的振幅轨道倾角的余弦调和项改正的振幅轨道半径的正弦调和项改正的振幅轨道半径的余弦调和项改正的振幅

GPS卫星预报星历的解码及卫星预报

2000年第3期
A 、 8 0、 Ξ0、M 0、 8 和 i0= 55°的摄动量 ∆i, 另外还有2个时钟改正参数 a1和 a0 (如图3)。
313 子帧5之第25页给出1～ 24号卫星的健康状况 H ea lth 和 GPS 星期编号W N
312 子帧4之第25页给出32颗卫星的防电子对抗特征符 (接通或不用) 和卫星型号以及25～ 32号卫星的健康状况 H ea lth
由于预报星历提供的 GPS 卫星的概略星历, 它是广播星历的概略形式。概略星历中的轨道根数与广播星历的相同, 只是假定其中某些参数为零。不假定为零的参数为七个开普勒
轨道参数 (e、 A 、8 0、Ξ0、M 0、8、 i0+ ∆i) , 其中倾角 i0 假定为55°, 再附加 ∆i 的修正值。因此, 由预报星历参数计算的卫星位置的精度要低于广播星历。表5中给出的方程提供了由预报星历的参数的定义, 可用来计算 GPS 卫星的坐标。
21334720000000E+ 05 01000000000000E+ 00 51270928013366E- 01 01000000000000E+ 00
91745818035437E- 01 01000000000000E+ 00- 117070060Байду номын сангаас1013E+ 00- 71771752296107E- 09
01000000000000E+ 00 01000000000000E+ 00 01000000000000E+ 00- 11134076565470E+ 00
01000000000000E+ 00 41271984100342E- 03 01000000000000E+ 00 51153715332031E+ 03

gps导航卫星星历及历书参数意义

gps导航卫星星历及历书参数意义为了缩短卫星锁定时间，GPS接收机需利用历书、当地位置的时间来预报卫星运行状态。

历书与星历都是表示卫星运行的参数。

历书包括全部卫星的大概位置，用于卫星预报；星历只是当前接收机观测到的卫星的精确位置，用于定位。

历书是从导航电文中提取的，每12.5分钟的导航电文才能得到一组完整的历书。

下表是ICD-GPS-200规定的历书格式：说明类型字节单位卫星号short 2健康状况short 2偏心率float 4轨道参考时间long 4 s轨道倾角float 4 半周升交点赤经变化率float 4半周/s长半轴的平方根double8升交点赤经double8 半周近地点角距double8 半周参考时间的平近点角double8 半周卫星钟差改正float 4 s 卫星钟漂改正float 4 s/s 历书星期数short 2GPS星期数short 2GPS星期秒数long 4 s校验和 2利用历书和当地的位置，我们可以计算出卫星的方位和高度角，由此可以计算出当地能观测到的卫星和持续时间，即卫星高度角大于5°的出现时间。

GPS卫星星历参数包含在导航电文的第二和第三子帧中。

从有效的星历中，我们可解得卫星的较准确位置和速度，从而用于接收机定位和测速。

GPS卫星历书每30秒重复一次，有效期为以星历参考时间为中心的4小时内。

GPS卫星星历数据中各参数具体描述：1、ID: 卫星序列号2、Health: 卫星健康状况3、Week: GPS星期周数4、Toe Time of Applic(s): 星历参考时间5、IODE: 星历数据期号6、Eccentricity: 卫星轨道偏心率7、Orbital Inclination(rad): Toe时的轨道倾角8、Inclination rate (r/s) 卫星轨道倾角变化率9、Rate of Right Ascen(R/s): 升交点赤经变化率10、SQRT(A) (m^1/2): 轨道长半轴的平方根11、Dn 平均角速度校正值12、Right Ascen at Toe(rad): Toe时的升交点赤经13、Argument of Perigee(rad): 轨道近地点角距14、Mean Anom(rad): Toe时的平近点角15、Cuc(rad): 升交点角距余弦调和校正振幅16、Cus(rad): 升交点角距正弦调和校正振幅17、Crc(m): 轨道半经余弦调和校正振幅18、Crs(m): 轨道半经正弦调和校正振幅19、Cic(rad): 轨道倾角余弦调和校正振幅20、Cis(rad): 轨道倾角正弦调和校正振幅。

gps 卫星的导航电文名词解释

gps 卫星的导航电文名词解释1. 卫星位置信息：卫星的位置信息是GPS系统的基础。

每颗卫星都会不断发送自身的轨道参数和时间信息，这些信息被接收设备接收并计算出每颗卫星的具体位置。

2. 卫星时钟信息：卫星时钟信息用于确保GPS信号的时间准确性。

每颗卫星都配备有高精度的原子钟，它们会持续发送带有时间标签的信号，地面接收设备通过接收这些信号并解码时间标签，可以获得高精度的时钟信息。

3. 卫星健康状况信息：卫星健康状况信息包括每颗卫星的信号质量、工作状态等信息。

这些信息有助于地面接收设备判断哪些卫星是可靠的，以及它们的信号质量如何。

4. 地球中心导航数据：地球中心导航数据提供了地球的旋转信息以及其他与地球中心相关的导航数据。

这些数据可以帮助GPS接收设备确定其相对于地球中心的位置。

5. 星历参数：星历参数是描述每颗卫星轨道的参数集合。

这些参数描述了卫星在空间中的精确位置，以及其在轨道上的运动轨迹。

6. 卫星钟差参数：卫星钟差参数是用来修正卫星时钟与地面时间之间的差异。

由于卫星时钟的运行速度与地面时钟不完全一致，因此需要这些参数来确保时间的准确性。

7. 地球自转参数：地球自转参数描述了地球自转的速率和方向。

这些参数可以帮助GPS接收设备更准确地计算出其相对于地球表面的位置。

8. 大气校正参数：大气校正参数用于修正大气延迟对GPS信号的影响。

由于大气密度和大气中的电子含量会影响GPS信号的传播速度，因此需要这些参数来提高定位精度。

9. 广播信号参数：广播信号参数包括每颗卫星的信号频率、编码方式等信息。

这些参数是地面接收设备能够接收和解析卫星信号所必需的。

10. 加密与解密参数：加密与解密参数用于保护GPS信号的安全性。

为了防止未经授权的用户接收到GPS信号，GPS系统采用了加密技术。

只有拥有正确解密参数的用户才能接收到并解析出准确的GPS信号。

演示文稿3-卫星运动基础及GPS卫星星历

地球的非对称性
日、月点质影响地球潮汐位固体潮
海洋潮汐
1 × 10-9
1 × 10-7 1 × 10-8
——
5~10 ——
0.0~2.0
100~800 1.0~1.5 28
太阳光辐射压力卫星体反射压力
§3
GPS卫星星历
29
卫星星历>概述
一、概述
卫星的星历，是描述有关卫星轨道的信息。利用GPS定位，就是根据已知的卫星轨道信息和用户的观测资料，通过数据处理来确定接收机的位置及其载体的航行速度。所以，精确的轨道信息，是精
一、卫星运动的开普勒三定律
1、开普勒第一定律：卫星运行的轨道是一个椭圆，而该椭圆的一个焦点与地球的质心相重合。
8
无摄运动>卫星运动的开普勒定律
一、卫星运动的开普勒三定律
2、开普勒第二定律：卫星的地心向径，即地球质心与卫星质心间的距离向量，在相同的时间内所扫过的面积相等。
9
无摄运动>卫星运动的开普勒定律
升交点赤经
轨道椭圆的长半轴轨道椭圆的偏心率近地点角距（辐角）真近点角
Ω
as es ωs fs
15
无摄运动>无摄卫星轨道的描述
选用上述6个轨道参数来描述卫星运动的轨道，
一般来说是合理而必要的。
6个轨道参数i,Ω,ω,a,e,f所构成的坐标系统，称轨
道坐标系统。
在该系统中，6个参数一经确定，卫星在任一瞬
5
概述>影响卫星轨道的因素及其研究方法
二、影响卫星轨道的因素及其研究方法
对应两类作用力，产生了两种研究方法： 1、二体问题——忽略所有摄动力，仅考虑地球质心引力 2、受摄运动——在二体问题基础上，再加上