原创 GPS卫星导航电文

2007-11-9 15:37 3711 7 7 分类: 消费电子
GPS 卫星发送的导航信息是每秒50位的连续的数据流,在此我们称之为导航电文,每颗卫星都同时向地面发送以下信息:


  • 系统时间和时钟校正值
  • 自身精确的轨道数据(星历,ephemeris)
  • 其他卫星的近似轨道信息(历书,almanac)
  • 系统运行状况
      导航电文用于计算卫星当前的位置和信号传输的时间,从而使GPS接收机能确定自身的位置。每个卫星独自将数据流调制成高频信号,数据传输时按逻辑分成不同的页(或称为帧),每一页有1500位,传输时间需30秒。每一页双分为五个子页(或称子帧),每子页有300位,传输时间为6秒。为了传输一个完整的历书,需不同的25页(帧),也就是需要12.5分钟。一个GPS接收机要实现其功能至少要接收一个完整的历书。
      导航电文结构
      导航电文一页包含1500位,需30秒时间传输完成。这1500位又分为5个子页,每子页300位。每子页按顺序分为10个字,每个字有30位。每子页开头是遥测字(Telemetry Word,TLM)和转换字(Handover Word,HOD)。一个完整的导航电文包括25页,如下图所示:

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      子页功能细分
      完整的导航电文包括25页,每一页又分为5个子页。在所有的25页中,第一到第三子页的内容都是一样的,并且都是发射卫星的星历数据,也就是说GPS接收机每30秒就能接收到发射卫星完整的星历数据和时钟值。子页1包含传输卫星的时间值,包括用于校正信号延迟的参数和卫星时间,以及卫星状态信息和估计的卫星位置精度。子页1也传送星期数,GPS时间起点是1980年1月6日星期日的00:00:00。子页数2和子页3包含信号传送卫星的星历,这些数据提供卫星轨道十分精确的信息。
      在导航电文的第2,3,4,5,7,8,9和第10页的第4子页,发射的是第25到第32颗卫星的历书(Almanac)数据,每一子页传送一颗卫星的历书数据。第18页传送电离层影响的修正值,以及UTC和GPS时间的误差值。第25页包括所在32颗卫星的配置信息和第25到32颗卫星的状态信息。
      在导航电文的第1到第24页的第5子页,发射的是第1到第24颗卫星的历书(Almanac)数据,每一子页传送一颗卫星的历书数据。第25页传送第1到第24颗卫星的状态信息和原始历书时间(the original almanac time)。
      遥测字(TLM)和转换字(HOW)

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