GPS衛星訊號（二）：導航電文

一．導航電文及其格式

   1.定義

①.所謂導航電文，是指包含導航資訊的資料碼。

②.導航資訊包含有：遙測碼、由C/A碼確定的P碼的交換碼、時間系統、衛星星曆、衛星工作狀態、衛星曆書、星鍾改正引數、軌道攝動改正引數、大氣折射改正引數。

③.它是使用者利用GPS進行導航定位的資料基礎。

   2.格式

⑴.導航電文是二進位制編碼檔案，按規定格式組成資料幀，按幀向外播發。每幀電文1500bit，播送速度為每秒50bit，所以，一幀電文的傳播時間是30秒。

⑵.每幀電文含有5個子幀，每個子幀含有10個字，每個字為30bit；所以每一子幀共含有300bit，按上述位元率50bit/s

二．導航電文內容

△遙測字（TLW）

定義：各子幀的第一個字，作為捕獲導航電文的前導。

作用：協助使用者快速解譯導航電文，判定衛星可用與否。

    具體碼位如下：從1~8bit是同步碼（10001011）；第9~22bit為遙測電文，包括地面監測系統注入資料時的狀態資訊、診斷資訊和其他資訊，以此指示使用者是否選用該衛星；第23、24bit無意義；第25~30bit為奇偶校驗碼。

△交換字（HOW）

     定義：每一個子幀的第二個字碼就是交接字。

     作用：它的主要作用是幫助使用者從已捕獲的C/A碼轉換到P碼的捕獲。

     具體碼位如下：從31~47bit

△第一資料塊

⑴星期數（WN）：星期數來自Z計數器的高10位，指代當前的GPS星期。每當周內時計數在星期六午夜零時從最大值跳回零的同時，星期數的值加1 。因為星期數用10位二進位制表示，所以它的最大值為

⑵使用者測距精度（URA）：使用者測距精度是對所有由GPS地面監控部分和空間星座部分引起的側距誤差大小的一個統計值，它是通過導航電文中的一個由4bit表示的使用者測距精度因子N而提供給非特許使用者的。使用者測距因子N的值在0至15之間，每一個值對應於一個使用者測距精度URA，而使用者可以根據N值用以下公式估算URA值：

URA值越大，則表示從該衛星訊號中得到的GPS距離測量值的精度越低。當N等於15時，URA的估算值預設，此時使用者要自己承擔使用該衛星的風險。

⑶衛星健康狀況：若共計6bit的衛星健康狀況的最高值是0，則表示導航電文全部正確。若它的最高位是1；則表示導航電文出錯，而低於5位又具體指出訊號各部分的出錯情況。

⑷時鐘校正引數：ɑf0 ，ɑf1 和ɑf2是衛星時鐘校正模型方程中的三個係數。另外引數tOC 稱為第一資料塊的參考時間，它在時鐘校正模型中被用做時間參考點。在修正衛星時鐘鐘差時會用到這些引數。

⑸大氣傳播時延改正： 第7個字碼的17~24bit表示載波L1、L2的電離層時延改正TGD 。當使用單頻接收機時，利用TGD改正觀測的結果，以減小電離層效應的影響，提高定位精度。當使用雙頻接收機時無需此項改正。

⑹時鐘資料齡期AODC：第3字碼的23、24bit以及第8個字碼的1~8bit，均表示衛星時間的資料齡期AODC。試驗衛星只佔8bit，工作衛星改為10bit，AODC是時鐘改正數的外推時間間隔，它向用戶指明衛星時鐘改正數的置信度：

AODC=Toc-tl

△第二資料塊

衛星訊號的第2子幀和第3子幀資料塊一起組成第二資料塊，它提供該衛星自身的星曆引數。

(1)開普勒軌道六引數：為衛星軌道橢圓長半軸的平方根；e為衛星軌道橢圓偏心率；i0為參考時刻t0的軌道面傾角；W0為參考時刻t0的升交點赤經；w為近地點角距；M0為參考時刻t0的平近點角。

(2)軌道攝動九引數：Dn為平均角速度改正數;W為升交點赤經變化率;i為衛星軌道平面傾角變化率；Cus、Cuc為升交角距的正餘弦調和改正項振幅，Cis、Cic為軌道正面傾角的正餘弦調和改正項振幅；Crs、Crc為軌道向徑正餘弦調和改正項振幅。

(3)時間二引數：從星期日子夜零點開始度量的星曆參考時刻t0e及星曆錶的資料齡期AODE。

                                                                                                                          GPS衛星軌道引數

GPS衛星星曆引數

 △第三資料塊

第三資料塊包括第4和第5兩個子幀，其內容包括了所有GPS衛星的歷書資料。當接收機捕獲到某顆GPS衛星後，根據第三資料塊提供的其他衛星的概略星曆、時鐘改正、衛星工作狀態等資料，使用者可以選擇工作正常和位置適當的衛星，並且較快地捕獲到所選擇的衛星。

1.第4子幀

(1)第2，3，4，5，7，8，9，10頁面提供第25～32顆衛星的歷書；

(2)第17頁面提供專用電文，第18頁面給出電離層改正模型引數和UTC資料；

(3)第25頁面提供所以衛星的型號、防電子對抗特徵符和第25～32顆衛星的健康狀況；

(4)第1，6，11，12，16，19，20，21，22，23，24頁作備用，第13，14，15頁為空閒頁。

2.第5子幀

(1)第1～24頁面給出第1～24顆衛星的歷書；

(2)第25頁面給出第1～24顆衛星的健康狀況和星期編號。

在第三資料塊中，第4和第5子幀的每個頁面的第3字碼，其開始的8個位元是識別字符，且分成兩種形式：（a）第1和第2位元為電文識別（DATA ID）；(b)第3～8位元為衛星識別（SV ID）。

GPS衛星曆書引數