導(dǎo)航電文和星歷

導(dǎo)航電文GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文是每秒50位的連續(xù)的數(shù)據(jù)流，每顆衛(wèi)星都同時(shí)向地面發(fā)送以下信息：系統(tǒng)時(shí)間、時(shí)鐘校正值、自身精確的軌道數(shù)據(jù)、其他衛(wèi)星的近似軌道信息、電離層模型參數(shù)和世界協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）數(shù)據(jù)等系統(tǒng)狀態(tài)信息。導(dǎo)航電文用于計(jì)算衛(wèi)星當(dāng)前的位置和信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間，從而使GPS接收機(jī)在接收導(dǎo)航電文后能確定自身的位置。每個(gè)衛(wèi)星獨(dú)自將數(shù)據(jù)流調(diào)制成高頻信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)按邏輯分成不同的幀，每一幀有1500位，傳輸時(shí)間需30秒。每一幀可分為五個(gè)子幀，每子幀有300位，傳輸時(shí)間為6秒。每25幀構(gòu)成一個(gè)主幀，傳輸一個(gè)完整的歷書需要1個(gè)主幀，也就是需要12.5分鐘。一個(gè)GPS接收機(jī)要實(shí)現(xiàn)其功能至少要接收一個(gè)完整的歷書。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文結(jié)構(gòu)如下圖所示：Wordcontent8Bit^倡Bits6Bit5amblereserv&tlParity17Brts7BitsGBitsTimeofWeekdiv.?pa-Wordcontent8Bit^倡Bits6Bit5amblereserv&tlParity17Brts7BitsGBitsTimeofWeekdiv.?pa-(TOV^IDrityHandoverword12MI4567891DI-Data■SOOBits123|4|￡?57:c2s4芝eh§101248i23日56呼9bo1234?k臺(tái)12TSateiandh■■i1hda■:a*TEph1erne■■ris■I,TEpherner■■IIIis■>rParSh君■ieIwr&■函■nac■HAma■nac■—Sub-frame1iSub-tname2Frame-15tM)bitsAvigation

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12.5min12345678910111213141516171819202122232425為了縮短衛(wèi)星鎖定時(shí)間，GPS接收機(jī)需利用歷書、當(dāng)?shù)匚恢玫臅r(shí)間來預(yù)報(bào)衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)。歷書與星歷都是表示衛(wèi)星運(yùn)行的參數(shù)。歷書包括全部衛(wèi)星的大概位置，用于衛(wèi)星預(yù)報(bào)；星歷只是當(dāng)前接收機(jī)觀測到的衛(wèi)星的精確位置，用于定位。歷書是從導(dǎo)航電文中提取的，每12.5分鐘的導(dǎo)航電文才能得到一組完整的歷書。下表是ICD-GPS-200規(guī)定的歷書格式：說明類型字節(jié)單位衛(wèi)星號(hào)short2健康狀況short2偏心率float4軌道參考時(shí)間long4s軌道傾角float4半周

衛(wèi)星序列號(hào)衛(wèi)星健康狀況GPS星期周數(shù)星歷參考時(shí)間星歷數(shù)據(jù)期號(hào)衛(wèi)星序列號(hào)衛(wèi)星健康狀況GPS星期周數(shù)星歷參考時(shí)間星歷數(shù)據(jù)期號(hào)衛(wèi)星軌道偏心率Toe時(shí)的軌道傾角衛(wèi)星軌道傾角變化率升交點(diǎn)赤經(jīng)變化率軌道長半軸的平方根平均角速度校正值Toe時(shí)的升交點(diǎn)赤經(jīng)GPS衛(wèi)星星歷參數(shù)包含在導(dǎo)航電文的第二和第三子幀中。從有效的星歷中，我們可解得衛(wèi)星的較準(zhǔn)確位置和速度，從而用于接收機(jī)定位和測速。GPS衛(wèi)星歷書每30秒重復(fù)一次，有效期為以星歷參考時(shí)間為中心的4小時(shí)內(nèi)。GPS衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)中各參數(shù)具體描述：ID:Health:Week:ToeTimeofApplic(s):IODE:Eccentricity:OrbitalInclination(rad):Inclinationrate(r/s)RateofRightAscen(R/s):SQRT(A)(m，1/2):DnRightAscenatToe(rad):1、2、3、41、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、Cuc(rad):Cus(rad):Crc(m):Crs(m):Cic(rad):Cis(rad):Toe時(shí)的平近點(diǎn)角升交點(diǎn)角距余弦調(diào)和校正振幅升交點(diǎn)角距正弦調(diào)和校正振幅軌道半經(jīng)余弦調(diào)和校正振幅軌道半經(jīng)正弦調(diào)和校正振幅軌道傾角余弦調(diào)和校正振幅軌道傾角正弦調(diào)和校正振幅星歷格式解析Toe時(shí)的平近點(diǎn)角升交點(diǎn)角距余弦調(diào)和校正振幅升交點(diǎn)角距正弦調(diào)和校正振幅軌道半經(jīng)余弦調(diào)和校正振幅軌道半經(jīng)正弦調(diào)和校正振幅軌道傾角余弦調(diào)和校正振幅軌道傾角正弦調(diào)和校正振幅文件頭用于存放與整個(gè)文件有關(guān)的全局信息，如格式版本、創(chuàng)建日期、電離層參數(shù)以及GPS

與UTC間關(guān)系的參數(shù)和跳秒等。在文件頭中，每行不超過80個(gè)字符，第61-80列為該行記錄的標(biāo)簽，用于說明相應(yīng)行第1-60列所表示的內(nèi)容。最后以“ENDOFHEADER”結(jié)束。具體如下：NAVIGATIONDATACCRINEXNV1.6.0UXCDDIS15-SEP-1300:33RINEXVERSION/TYPEPGM/RUNBY/DATEIGSBROADCASTNAVIGATIONDATACCRINEXNV1.6.0UXCDDIS15-SEP-1300:33RINEXVERSION/TYPEPGM/RUNBY/DATEIGSBROADCASTEPHEMERISFILECOMMENT0.1211D-070.1490D-07-0.5960D-07-0.1192D-06IONALPHA0.9626D+050.8192D+05-0.1966D+06-0.3932D+06IONBETA-0.186264514923D-08-0.710542735760D-141474561758DELTA-UTC:A0,A1,T,W16LEAPSECONDSENDOFHEADER數(shù)據(jù)記錄格式說明GPS：113914000.00.744494609535D-040.409272615798D-110.000000000000D+00PRN號(hào)，年，月，日，時(shí)，分，秒，衛(wèi)星鐘差(s),衛(wèi)星鐘漂(s/s),衛(wèi)星鐘漂比率0.890000000000D+020.678125000000D+010.473055417061D-08-0.182023583915D+01數(shù)據(jù)/星歷發(fā)布時(shí)間對軌道半徑正弦的校正值，平均角速度的攝動(dòng)修正量，參考時(shí)刻toe的平近點(diǎn)角0.184401869774D-060.232196238358D-020.880658626556D-050.515368733025D+04對緯度幅角余弦的校正值，衛(wèi)星軌道的偏心率，對緯度幅角正弦的校正值，衛(wèi)星軌道長半徑的平方0.518400000000D+060.931322574616D-080.293769019251D+01-0.242143869400D-07星歷的參考時(shí)刻toe,對傾角余弦的校正值，參考時(shí)刻toe時(shí)升交點(diǎn)赤經(jīng)，對傾角余弦的校正值0.960776246930D+000.209781250000D+030.370938681439D+00-0.806640709783D-08toe時(shí)刻的軌道傾角，對軌道半徑余弦的校正值，近地點(diǎn)角距，升交點(diǎn)經(jīng)度變化率0.422160445490D-090.100000000000D+010.175700000000D+040.000000000000D+00軌道傾角變化率，L2上的碼，GPS周數(shù)，L2P碼數(shù)據(jù)標(biāo)記0.200000000000D+010.000000000000D+000.838190317154D-080.890000000000D+02衛(wèi)星精度，衛(wèi)星健康狀態(tài)，TGD,IODC鐘的數(shù)據(jù)齡期0.518400000000D+060.000000000000D+000.000000000000D+000.000000000000D+00電文發(fā)送時(shí)刻，擬合區(qū)間(未知為零),備用，備用112510150.0-0.178827904165D-030.000000000000D+000.300000000000D+02PRN號(hào)，年，月，日，時(shí)，分，秒，衛(wèi)星鐘差，衛(wèi)星相對頻率偏差，電文幀時(shí)間-0.982898193359D+04-0.279615783691D+01-0.931322574616D-090.000000000000D+00衛(wèi)星位置X衛(wèi)星速度X衛(wèi)星加速度X衛(wèi)星健康狀態(tài)0.725750683594D+04-0.12