原创 GPS定位导航——(1)电文介绍

计算机与GPS通讯进行数据传送时，都采用异步串行传送方式进行。采用RS-232接口。
从数据输出形式来看，GPS的输出分为两类：
    1.十进制ASCAII码
    2.二进制码
各种GPS接收机的数据格式在总体结构上相同，但具体采用的符号、内容、字长等不同。因此，在编制软件之前，需知到此数据的具体结构。

GPS导航电文每“帧”1500bit，导航电文包括在一帧数据中，25帧构成一个完整的历书（因为，第4、5子帧有25个页面）。
每个“子帧”300bit，包括10个“字”，每个“字”30bit，前24bit为信息位，后6bit为卫星发布的前24bit的校验位。电文解调时，信息位由校验矩阵逐位进行校验。每一个“子帧”的开始都有一个用于同步的帧头——“1000_1011”(即：8B)，因此当电文寄存器的内容为8B或74时（74为8B的取反值，表明接收到的卫星电文是反相的，也就是说载波环路锁定于+n*Pi或者-n*Pi相位点上，n=1，3，5，7......），这就说明已经捕获到同步码了。
电文解调时，信息位由校验矩阵逐位进行校验，然后将校验码与接收到该电文子帧中的每个“字”的最后6bit进行比较，相同则表示正确接收，将该“字”的信息位存入电文数据区；如果不同，表明是接收出错，则清除同步码标志，重新开始电文搜索。
GPS卫星发布的电文每一个“字”中第25～30bit为奇偶检验位，遵从(32,26)汉明码检错准则（由于电文的“字”为30bit，信息位24bit，因此可将已知的(32,26)汉明码缩短，去掉两位信息位(24bit)构成(32,24)缩短码，这种缩短码的纠错能力和最小距离与原码相同。）。其汉明码校验矩阵H为：
               /                                                                                                 \
               |  1  1  1  0  1  1  0  0  0  1  1  1  1  1  0  0  1  1  0  1  0  0  1  0  |
               |  0  1  1  1  0  1  1  0  0  0  1  1  1  1  1  0  0  1  1  0  1  0  0  1  |
         H = |  1  0  1  1  1  0  1  1  0  0  0  1  1  1  1  1  0  0  1  1  0  1  0  0  |
               |  0  1  0  1  1  1  0  1  1  0  0  0  1  1  1  1  1  0  0  1  1  0  1  0  |
               |  1  0  1  0  1  1  1  0  1  1  0  0  0  1  1  1  1  1  0  0  1  1  0  1  |
               |  0  0  1  0  1  1  0  1  1  1  1  0  1  0  1  0  0  0  1  0  0  1  1  1  |
               \                                                                                                 /6×24
校验的结果为矩阵S：            

                       S(6×1)=H(6×24)^M(1×24)；（^表示异或）————也就是说，将每一个“字”中的1～24bit信息位分别与H的每一行进行异或运算，每一行得到一个1bit的校验结果，最后得到6bit的校验结果。
注意：   
    1.接收电文字码中信息位为零时，异或结果不变，因此无需对该位进行校验，这样做可以减少计算量。因此，将电文“字”码中信息位为1所对应的H矩阵的列顺序进行异或运算，便可以得到校验结果S。）
    2.当将导航电文的参数解调出来以后，首先要根据参数所对应的尺度因子变换为实际值，然后才能进行计算。

● 详细的电文结构如下：

（1）电文帧结构的分解：

（2）电文各个子帧的大致内容信息：

（3）遥测码TLW具体结构：

“子帧的同步码”——为各个子帧编码脉冲提供一个同步起点。

（4）转换码HOW具体结构：

（5） 数据块I——（子帧1）的结构：子帧1的第3～10个字(word)称为数据块I，它主要包括：标识码、时延差改正、星期序号、数据龄期、卫星的健康状况、卫星时钟改正系数等。

（6）数据块II——（子帧2、3）的结构：第2、3子帧的第3～10个字组成第II数据块。它是GPS卫星为导航、定位播发的主要电文。可向用户提供计算卫星运行位置的信息。由卫星每30s发送一次，1h更新一次。

（7）数据块III——（子帧4、5）其内容包括所有GPS卫星的历书数据。当接收机捕获到某颗GPS卫星后，根据第III数据块提供的其他卫星的概略星历、时钟改正、卫星工作状态等数据，用户可以选择工作正常和位置适当的卫星，并且较快的捕获到所选择的卫星。