導(dǎo)航電文和星歷

1、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)星都同時向地面發(fā)送以下信息：系統(tǒng)時間、時鐘校正值、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（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)前的位置和信號傳輸?shù)臅r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。每個衛(wèi)星獨(dú)自將數(shù)據(jù)流調(diào)制成高頻信號，數(shù)據(jù)傳輸時按邏輯分成不同的幀，每一幀有1500位，傳輸時間需30秒。每一幀可分為五個子幀，每子幀有300位，傳輸時間為6秒。每25幀構(gòu)成一個主幀，傳輸一個完整的歷書需要1個主幀，也就是需要12.5分鐘。一個GPS接收機(jī)要實(shí)現(xiàn)其功能至少要接收一個完

2、整的歷書。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文結(jié)構(gòu)如下圖所示：衛(wèi)星星歷為了縮短衛(wèi)星鎖定時間，GPS接收機(jī)需利用歷書、當(dāng)?shù)匚恢玫臅r間來預(yù)報衛(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；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short2 健康狀況short2 偏心率float4 軌道參考時間long4s軌道傾角float4半周升交點(diǎn)赤經(jīng)變化率float4半周/s長半軸的平方根double8&

3、#160;升交點(diǎn)赤經(jīng)double8半周近地點(diǎn)角距double8半周參考時間的平近點(diǎn)角double8半周衛(wèi)星鐘差改正float4s衛(wèi)星鐘漂改正float4s/s歷書星期數(shù)short2 GPS星期數(shù)short2 GPS星期秒數(shù)long4s校驗(yàn)和 2 利用歷書和當(dāng)?shù)氐奈恢茫?我們可以計(jì)算出衛(wèi)星的方位和高度角，由此可以計(jì)算出當(dāng)?shù)啬苡^測到的衛(wèi)星和持續(xù)時間，即衛(wèi)星高度角大于5°的出現(xiàn)時間。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

4、星歷參考時間為中心的4小時內(nèi)。GPS衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)中各參數(shù)具體描述： 1、ID:                                         衛(wèi)星序列號2、Hea

5、lth:                                  衛(wèi)星健康狀況3、Week:              

6、                     GPS星期周數(shù)4、Toe Time of Applic(s):        星歷參考時間5、IODE:               &#

7、160;                    星歷數(shù)據(jù)期號6、Eccentricity:                         衛(wèi)星軌道偏心率7、Orbita

8、l Inclination(rad):        Toe時的軌道傾角 8、Inclination rate (r/s)             衛(wèi)星軌道傾角變化率9、Rate of Right Ascen(R/s):  升交點(diǎn)赤經(jīng)變化率 10、SQRT(A) (m1/2):        

9、60;      軌道長半軸的平方根 11、Dn                                         平均角速度

10、校正值12、Right Ascen at Toe(rad):    Toe時的升交點(diǎn)赤經(jīng)13、Argument of Perigee(rad): 軌道近地點(diǎn)角距14、Mean Anom(rad):                Toe時的平近點(diǎn)角 15、Cuc(rad):           

11、60;                  升交點(diǎn)角距余弦調(diào)和校正振幅16、Cus(rad):                            &

12、#160; 升交點(diǎn)角距正弦調(diào)和校正振幅17、Crc(m):                                 軌道半經(jīng)余弦調(diào)和校正振幅18、Crs(m):         &#

13、160;                       軌道半經(jīng)正弦調(diào)和校正振幅19、Cic(rad):                       &

14、#160;       軌道傾角余弦調(diào)和校正振幅20、Cis(rad):                               軌道傾角正弦調(diào)和校正振幅星歷格式解析文件頭說明：文件頭用于存放與整個文件有關(guān)的全局信息，如格式版本、創(chuàng)建日期、電離層

15、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“ END OF HEADER”結(jié)束。具體如下： 2 NAVIGATION DATA RINEX VERSION / TYPECCRINEXN V1.6.0 UX CDDIS 15-SEP-13 00:33 PGM / RUN BY / DATE IGS BROADCAST EPHEMERIS FILE COMMENT 0.1211D-07 0.1490D-07 -0.5960D-07 -0.1192D-06 ION ALPHA 0.962

16、6D+05 0.8192D+05 -0.1966D+06 -0.3932D+06 ION BETA 16 LEAP SECONDS END OF HEADER 數(shù)據(jù)記錄格式說明GPS： 1 13 9 14 0 0 0.0 0.744494609535D-04 0.409272615798D-11 0.000000000000D+00PRN號,年,月,日,時,分,秒, 衛(wèi)星鐘差(s), 衛(wèi)星鐘漂(s/s), 衛(wèi)星鐘漂比率 數(shù)據(jù)/星歷發(fā)布時間 對軌道半徑正弦的校正值,平均角速度的攝動修正量,參考時刻toe的平近點(diǎn)角 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 星歷的參考時刻toe, 對傾角余弦的校正值, 參考時刻toe時升交點(diǎn)赤經(jīng), 對傾角余弦的校正值 0.960776246930D+00 0.209781250000D+03 0.370938681439D+00-0.806640709783D-08 toe時刻的軌道傾角, 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 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+01 0.000000000000D+00 0.838190317154D-08 0.890000000000D