GPS衛(wèi)星的導航電文(簡稱衛(wèi)星電文又叫數(shù)據(jù)碼(D碼)):是用戶用來定位和導航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它主要包括:衛(wèi)星星歷、時鐘改正、電離層時延碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。
它的基本單位是長1500bit的一個主幀(如圖4-1所示),傳輸速率是50bit/s,30秒鐘傳送完畢一個主幀。一個主幀包括5個子幀,第1、2、3子幀每30秒鐘重復(fù)一次,內(nèi)容每小時更新一次。第4、5子幀的全部信息則需要750秒鐘才能夠傳送完。即第4、5子幀是12.5分鐘播完一次,然后再重復(fù)之,其內(nèi)容僅在衛(wèi)星注入新的導航數(shù)據(jù)后才得以更新。

4.1.1遙測碼(TLW,即Telemetry Word)
遙測碼位于各子幀的開頭,它用來表明衛(wèi)星注入數(shù)據(jù)的狀態(tài),以次指示用戶是否選用該顆衛(wèi)星。
4.1.2轉(zhuǎn)換碼(HOW,即Hand Over Word)
轉(zhuǎn)換碼位于每個子幀的第二個字碼,其作用是提供幫助用戶從所捕獲的C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的Z計數(shù),它表示從每星期天零時到星期六24小時,P碼子碼X1的周期(1.5秒)重復(fù)數(shù)。
4.1.3第一數(shù)據(jù)塊
第一數(shù)據(jù)塊位于第1子幀的第3~10字碼,它的主要內(nèi)容包括:①標識碼,時延差改正;②星期序號;③衛(wèi)星健康狀況;④數(shù)據(jù)齡期;⑤衛(wèi)星時鐘改正系數(shù)等。
1.時延差改正
時延差改正
就是載波L1、L2的電離層時延差。當使用單頻接收機時,為了減小電離層的影響,提高定位精度,要用
改正觀測結(jié)果,雙頻接收機可通過L1,L2兩頻率的組合來消除電離層的影響,不需要此項改正。
2.數(shù)據(jù)齡期AODC
衛(wèi)星時鐘的數(shù)據(jù)齡期AODC是時鐘改正數(shù)的外推時間間隔,它指明衛(wèi)星時鐘改正數(shù)的置信度。
AODC=Toc-tl (4-1)
式中:toc為第一數(shù)據(jù)塊的參考時刻;tl是計算時鐘改正參數(shù)所用數(shù)據(jù)的最后觀測時間。
3.星期序號WN
WN表示從1980年1月6日子夜零點(UTC)起算的星期數(shù),即GPS星期數(shù)。
4.衛(wèi)星時鐘改正
GPS時間系統(tǒng)是以地面主控站的主原子鐘為基準。由于主控站主鐘的不穩(wěn)定性,使得GPS時間和UTC時間之間存在著差值。地面監(jiān)控系統(tǒng)通過臨測確定出這種差值,并用導航電文播發(fā)給廣大用戶。
每一顆GPS衛(wèi)星的時鐘相對GPS時系存在著差值,需加以改正,這是衛(wèi)星時鐘改正:
Δts=a0+a1(t-toc)+a2(t-toc)2 (4-2)
式中,a0,a1,a2含義見3.4節(jié)。
4.1.4 第二數(shù)據(jù)塊
包含第2和第3子幀,其內(nèi)容表示GPS衛(wèi)星的星歷,這些數(shù)據(jù)為用戶提供了有關(guān)計算衛(wèi)星運動位置的信息。描述衛(wèi)星的運行及其軌道的參數(shù)包括下列三類。(如圖4-2所示)


3.時間二參數(shù)
(1)從星期日子夜零點開始度量的星歷參考時刻toe;
(2)星歷表的數(shù)據(jù)齡期AODE,有:AODE=toe-t1 (4-3)
式中t1為作預(yù)報星歷測量的最后觀測時間,因此AODE就是預(yù)報星歷的外推時間長度。
4.1.5 第三數(shù)據(jù)塊
第三數(shù)據(jù)塊包括第4和第5兩個子幀,其內(nèi)容包括了所有GPS衛(wèi)星的歷書數(shù)據(jù)。當接收機捕獲到某顆GPS衛(wèi)星后,根據(jù)第三數(shù)據(jù)塊提供的其他衛(wèi)星的概略星歷、時鐘改正、衛(wèi)星工作狀態(tài)等數(shù)據(jù),用戶可以選擇工作正常和位置適當?shù)男l(wèi)星,并且較快地捕獲到所選擇的衛(wèi)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(wèi)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參數(shù)和UTC數(shù)據(jù);
(3)第25頁面提供所以衛(wèi)星的型號、防電子對抗特征符和第25~32顆衛(wèi)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頁為空閑頁。
2.第5子幀
(1)第1~24頁面給出第1~24顆衛(wèi)星的歷書;
(2)第25頁面給出第1~24顆衛(wèi)星的健康狀況和星期編號。
在第三數(shù)據(jù)塊中,第4和第5子幀的每個頁面的第3字碼,其開始的8個比特是識別字符,且分成兩種形式:(a)第1和第2比特為電文識別(DATA ID);(b)第3~8比特為衛(wèi)星識別(SV ID)。
