數(shù)據(jù)碼及導(dǎo)航電文

1、數(shù)據(jù)碼及其導(dǎo)航電文1偽碼得作用：一是實現(xiàn)碼分多址；二是測距：數(shù)據(jù)碼是 GPS 信號中的第三個層次，是一列載有導(dǎo)航電文的二進(jìn)制碼，數(shù)據(jù)碼的碼率為 50bps,其采用不歸零制的二進(jìn)制編碼方式，產(chǎn)生主峰頻寬為100HZ 的數(shù)據(jù)脈沖信號。比特包含數(shù)據(jù)信息，而碼片沒有。數(shù)據(jù)碼與偽碼的區(qū)別碼寬不同。調(diào)制載波的目的：使數(shù)字信號的頻寬中心頻率從零轉(zhuǎn)移到載波頻率。導(dǎo)航電文：GPS 用戶接收機(jī)通過對接收到的衛(wèi)星信號進(jìn)行載波解調(diào)和偽碼解擴(kuò)得到數(shù)據(jù)碼（50bps）.然后按照導(dǎo)航電文的格式可最終將數(shù)據(jù)嗎編譯成導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文中含有時間、 衛(wèi)星運(yùn)行軌道、電離層延時等用于定位的重要信息。一、導(dǎo)航電文的格式：衛(wèi)星將導(dǎo)航電文

2、以 幀與子幀的結(jié)構(gòu)形式編排成數(shù)據(jù)流D t。衛(wèi)星一幀接著一幀的發(fā)送導(dǎo)航電文，而在發(fā)送每幀導(dǎo)航電文時，衛(wèi)星又是以一子幀接著一子幀的形式進(jìn)行。一幀（長 1500 比特、計 30s）有五個子幀（長 300 比特、計 6s）組成；一個子幀有十個字（長 30 比特）組成。導(dǎo)航電文|幀 1500 比特,30s 幀包括五個子幀 300 比特,6s 子幀前兩個字固定為遙測字、交接字；后八個字組成數(shù)據(jù)塊1 又有十個字 30 比特 組成。子r第一子幀；組成第一數(shù)據(jù)塊第二子幀 1一幀；組成第二數(shù)據(jù)塊第三子幀 J第四子幀 1;組成第三數(shù)據(jù)塊，采用分頁結(jié)構(gòu)，共占25 頁，.第五子幀子幀：前兩個字分別為遙測字（TLW ）和

3、交接字（HOW），后八個字組成數(shù)據(jù)塊。當(dāng)某顆衛(wèi)星出現(xiàn) 內(nèi)存錯誤 時，他會在各大數(shù)據(jù)塊的八個字里交替的發(fā)射1 與 0.GPS 對第三數(shù)據(jù)塊采用分頁的結(jié)構(gòu)，即一幀中的第四子幀和第五子幀為一頁，然后在下一 幀中的第四子幀和第五子幀繼續(xù)發(fā)送下一頁。第三數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容共占25 頁。一幀電文長為30s 所以發(fā)送一套完整的導(dǎo)航電文總共需要750s。整個導(dǎo)航電文的內(nèi)容每750s 重復(fù)一次。數(shù)據(jù)碼及其導(dǎo)航電文2在新的一個 GPS 星期剛開始的那一刻，無論衛(wèi)星在上一星期末尾正在播發(fā)哪一段導(dǎo)航電文。 他將總是重新從第一子幀開始播發(fā)，而在第一次的第四子幀和第五子幀中將總是重新從第三數(shù)據(jù)塊的第一頁開始播發(fā)。當(dāng)?shù)谝蛔訋诙?/p>

4、子幀第三子幀的內(nèi)容需要更新時，新的導(dǎo)航電文總是從幀的邊沿處（即對應(yīng)的GPS 時間為 30s 的整數(shù)倍）開始播發(fā)。當(dāng)?shù)谒淖訋偷谖遄訋膬?nèi)容需要更新時，新的導(dǎo)航電文可以在第四子幀和第五子幀的任一頁處開始播發(fā)。字：最高位比特先被發(fā)送。 每一子幀中的每一字均以 6 比特的奇偶校檢碼結(jié)束。每一比特長20ms.。、遙測字:每一子幀的第一個字均為遙測字（TLW），在導(dǎo)航電文中每 6s 出現(xiàn)一次。第一至第八比特是一個二進(jìn)制值固定在 10001011 的同步碼，第九至第二十二比特提供特許用戶的所需要的信 息。第二十三至第二十四比特保留，最后六比特為奇偶校檢碼。最高位最低位1234567891022232425

5、2627282930同步碼遙測碼I 備用奇偶校檢碼同步碼為每一子幀的最先八個比特， 所以接收機(jī)可以用起來匹配接收到的數(shù)據(jù)嗎， 進(jìn)而搜索、 鎖定子幀的起始沿，為接下來按照相應(yīng)格式正確解譯二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼提供必要條件。如果接收機(jī)找到了一個衛(wèi)星信號的子幀邊沿， 則稱接收機(jī)對此衛(wèi)星信號進(jìn)入了子幀同步狀態(tài) （或是幀 同步狀態(tài)）。奇偶校檢碼可以幫助用戶接收機(jī)檢查經(jīng)解調(diào)得到的字中是否包含錯誤比特，并且其還有一定的比特糾錯功能。三、交接字：為每一個子幀的第二個字。在導(dǎo)航電文中，每 6s 出現(xiàn)一次。交接字的第一至第十七比特（即 子幀的第 31 至第47 比特）是從 Z 計數(shù)器上得到的截斷的周內(nèi)時計數(shù)值。二進(jìn)制 Z

6、計數(shù)器長 29 位，其值由高十位的星期數(shù)（ WN）和低十九位的周內(nèi)時（TOW）計數(shù) 兩部分組成，其中最高位先被播發(fā)，最低位最后被播發(fā)。交接字第十八比特為 警告標(biāo)志，其值為 1 時，提醒非特許用戶自己承擔(dān)使用該衛(wèi)星信號的風(fēng) 險，因為該衛(wèi)星第一數(shù)據(jù)塊所提供的URA 值有可能比其真實值還要大。第十九比特為 A-S 標(biāo)志，值為 1 時，表示對該衛(wèi)星實施了反電子欺騙措施。數(shù)據(jù)碼及其導(dǎo)航電文3第二十至第二十二比特是子幀識別標(biāo)志包括：001 表示該子幀是第 1 子幀；010 表示該子幀是第 2 子幀；以此類推。若知道了當(dāng)前子幀的識別標(biāo)志，則接收機(jī)就可以按照這一子幀相應(yīng)格式解譯數(shù)據(jù)嗎。第 23、24 比特是通

7、過求解得到的。目的是使交接字的 6 位奇偶校檢碼以 00 結(jié)尾。最高位最低位四、第一數(shù)據(jù)塊：包括第一子幀中的第3 字至第 10 字，亦稱為時鐘數(shù)據(jù)塊。提供自身：1星期數(shù)（WN）：來自于 Z 計數(shù)器的高十位（最大值為 1023），指代當(dāng)前的 GPS 星期。每當(dāng)周內(nèi)時計數(shù)在星 期六午夜零時從最大值跳回 0 的同時。星期數(shù)的值加 1。GPS 時間每周循環(huán)一次，所以為了 確切的表達(dá)一個時間值，必須同時指出 GPS 時間和 GPS 星期數(shù)。2用戶測距精度（URA）:是對所有由 GPS 地面監(jiān)控部分和空間星座部分引起的測距誤差大小的一個統(tǒng)計值，其通過導(dǎo)航電文中的一個由 4 比特表示的用戶測距精度因子N 而

8、提供給非特許用戶的。3.N 的值在 0-15 之間，每個值對應(yīng)于一個 URA。URA 越大，則表示從該衛(wèi)星信號中得到的 GPS 距離測量值的精度越低，N=15 時，URA 估計值缺省。r1+NURA=八，汕乞 6 pN，6N 154衛(wèi)星健康狀況:數(shù)據(jù)碼及其導(dǎo)航電文4表示導(dǎo)航電文出錯，而低五位又具體說明信號各部分的出錯情況。若共計六比特的衛(wèi)星健康狀況的最高位是0，則表示導(dǎo)航電文全部正確，若最高位是1,則數(shù)據(jù)碼及其導(dǎo)航電文55. 時鐘校正參數(shù)：afoafiaf2是衛(wèi)星校正模型方程中的系數(shù)。參數(shù)tc為第一數(shù)據(jù)塊的參考時間，在時鐘校正模型中被用作時間參考點(diǎn)。6. 群波延時校正值（TGD）：只適用于單頻

9、接收機(jī)， 雙頻接收機(jī)不需要此項校正。原因是：af0是針對雙頻測量值而言的。7.時鐘數(shù)據(jù)期號（IODC ）:用十比特表示的 IODC 是時鐘數(shù)據(jù)快的期刊號。一個 IODC 值對應(yīng)一套時鐘校檢參數(shù)。IODC 的值在一周之內(nèi)不會發(fā)生重復(fù)，所以其可以用來幫助用戶接收機(jī)快速檢測時鐘校正參數(shù)是否已發(fā)生了變化：如果某衛(wèi)星播發(fā)了一個新的IODC 值，那么該衛(wèi)星更新了時鐘校正參數(shù)；否則，如果 IODC 值為發(fā)生改變，則時鐘校正參數(shù)尚未被更新。如果，時鐘校正參數(shù)尚未被更新，而接收機(jī)又已經(jīng)完整地解譯了當(dāng)前這一套時鐘矯正參數(shù)，那么接收機(jī)就不必每 30s 去重復(fù)讀解這一數(shù)據(jù)塊的時鐘校正參數(shù)。五、第二數(shù)據(jù)塊：衛(wèi)星信號的第

10、二個子幀和第三個子幀數(shù)據(jù)塊。提供自身星歷參數(shù)。為了減少需要播發(fā)的數(shù)據(jù)量，GPS 用開普勒方程來描述衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，并通過最小二乘法逼近來求解方程中的各個系數(shù)。一套行李參數(shù)的有效期一般為參考時間toe為中心的 4 小時之內(nèi)。衛(wèi)星在第二個子幀和第三個子幀均播發(fā)一個8 比特的行李數(shù)據(jù)期號（IODE）,來標(biāo)記一套星歷參數(shù)。IODC 的值在 6 小時之內(nèi)不會出現(xiàn)重復(fù)，并且它的值應(yīng)當(dāng)與第一子幀中的IODC 的低八位保持一致。一旦 IDOC 的低八位與第二個子幀和第三個子幀中的IODE 這三者之間有任何的不一致，則意味著衛(wèi)星導(dǎo)航電文處于新舊更替之際，此時接收機(jī)應(yīng)當(dāng)接受、 解譯當(dāng)前最新的一套衛(wèi)星星歷和時鐘校正參數(shù)。衛(wèi)星博發(fā)的第 1.2.3 子幀的內(nèi)容通常每兩小時更新一次，并且通常發(fā)生在整小時交界處。六、第三數(shù)據(jù)塊：由第 4.5 子幀數(shù)據(jù)塊組成。提供所有衛(wèi)星的歷書參數(shù)、電離層延時校正參數(shù)、GPS 時間與 UTC 之間的關(guān)系以及衛(wèi)星健數(shù)據(jù)碼及其導(dǎo)航電文6康狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息。與前兩個數(shù)據(jù)塊的區(qū)別：第三數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容并不是接收機(jī)在實現(xiàn)定位前所急需獲得的。一套衛(wèi)