GPS导航电文

一、导航电文

      导航电文是由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)。它是用户利用GPS进行导航定位时一组必不可少的数据。导航电文的传输速率为50bit/s,以“帧”为单位向外发送。

       每帧的长度为1500bit,播发完一个主帧需30s。一个主帧包括5个子帧。每个子帧均包含300bit,播发时间为6s。每个子帧又可分为10个字,每个字都由30bit组成。其中第四、五两个子帧各有25个页面,需要750s才能将25个页面全部播发完。第一、二、三子帧每30s重复一次,其内容每隔2h更新一次。第四、五子帧每30s翻转一页。12.5min完整地播发一次,然后再重复。其内容仅在卫星注入新的导航数据后才得以更新。卫星电文的基本构成如下所示。

第一数据块 （第 1 子帧）

1、遥测字/TLM

2、交接字/HOW

3、第一数据块 第3-10个字

(1)、星期数/WN

(2)、用户测距精度/URA指数

注意URA中包括了由卫星和地面控制部分所产生的各种误差，但不包括由用户设备及传播介质所产生的误差。

(3)、卫星健康状况/SV Health

(4)、L1信号和L2信号的群延之差/TGD

(5)、卫星钟参数的数据龄期 AODC

卫星钟的改正参数的数据龄期(AODC)为:
                                                                AODC=TOC-tL
式中:TOC为卫星钟的改正参数的参考时刻,由导航电文给出;tL为计算这些参数时所用到的观测资料中最后一次观测值的观测时间。所以,AODC实际上表示钟改正参数的外推时间。外推时间越短,改正参数的精度越高。

(6)、卫星钟误差参数 af0、af1、af2

第二数据块 （第 2、3 子帧）

       第二数据块是由第二子帧和第三子帧构成的,它给出了该GPS卫星的广播星历参数。这些参数每30s重复一次,每2h更新一次。现将第二数据块中的主要参数介绍如下:

1、星历参考时刻 toe

2、卫星星历的数据龄期 AODE

卫星星历的数据龄期(AODE)为:
                                                 AODE=TOE-tL
式中:TOE为星历的参考时刻,由导航电文给出；tL为预报该星历时所用到最后一个观测值的观测时刻。故AODE表示广播星历的外推时期。AODE越大,星历的精度和可靠性就越差。有人建议数据处理时可用AODE来为不同的卫星定权。

3、开普勒6个轨道根数：

①TOE时的平近点角M0;
②TOE时的轨道偏心率e;
③TOE时的轨道长半径的平方根/sqrt(A);
④TOE时的轨道倾角i0;
⑤TOE时的近地点角距ω;
⑥Ω0=ΩTOE-GAST(t0), ΩTOE为星历参考时刻TOE时的升交点赤经, GAST(t0)为本周起始时刻t0的格林尼治恒星时.

4、9个轨道摄动参数

①Δn:平均角速度n的改正值;
②升交点赤经Ω的变化率,·Ω=dΩ/dt;
③轨道倾角i的变化率,·i=di/dt;
④Cuc,Cus:升交距角u=ω+f的余弦及正弦调和改正项的振幅,其中ω为近地点角距,f为卫星的真近点角。
⑤Cic,Cis:轨道倾角i的余弦及正弦调和改正项的振幅;
⑥Crc,Crs:卫星至地心的距离r的余弦及正弦调和改正项的振幅。

第三数据块 （第 4、5 子帧）

       子帧4和子帧5各含25页，内容较为复杂。其中子帧4含有7种不同的格式，子帧5含有2种不同的格式，详见下图：

      子帧4和子帧5以较少的比特数给出了其他GPS卫星的概略轨道及概略的卫星钟差参数，以方便用户了解整个GPS卫星星座的总体情况，这些参数称为卫星历书（almance）,卫星历书还给出了其他GPS卫星的健康状况。此外，子帧4和子帧5也给出了一些其他的参数，如电离层延迟参数、有关UTC的参数等。

1、卫星历书

2、卫星的健康状况

3、AS标识及卫星类型标识

4、表示GPS时与UTC之间关系的参数

5、电离层改正参数

 

 

 

 

 

 

 

 

参考：

1、《GPS测量与数据处理》李征航 第三版

2、RINEX3文件中的toc，toe，IODE区分和了解

3、iode、iodc、aode、aodc的区别与联系