GPS卫星的导航电文解析.pptx

GPS测量原理及应用(四)主讲人：马福义导航电文包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时钟改正、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由C/A码捕获P码等导航信息。导航电文又称为数据码（或D码）。导航电文也是二进制码，依规定格式组成，按帧向外播送。每帧电文含有1500比特，播送速度50bit/s，每帧播送时间30s。主帧中1、2、3的内容每小时更新一次，4、5的内容仅当给卫星注入新的导航电文后才得以更新遥测码（TLM–TelemetryWord）每一子帧的第1个字用作捕获导航电文的前导转换码（HOW–HandOverWord）每一子帧的第2个字紧接各子帧的遥测字，主要向用户提供用于捕获P码的Z记数。所谓Z记数是从每个星期六/星期日子夜零时起算的时间记数，表示下一子帧开始瞬间的GPS时第一数据块位于第1子帧的第3～10字码，它的主要内容包括：第二数据块第二数据块包括第2和第3子帧，其内容表示GPS卫星的星历，描述卫星的运行及其轨道的参数，包括下列三类：1.开普勒六参数2.轨道摄动九参数3.时间二参数第三数据块GPS卫星信号组成GPS卫星信号的组成部分载波（Carrier）L1L2测距码（RangingCode）C/A码（目前只被调制在L1上）P(Y)码（被分别调制在L1和L2上）卫星（导航）电文（Message）信号分量的产生都是在同一个基本频率f0=10.23MHz的控制下产生GPS卫星信号结构GPS卫星的基准频率f0载波①载波②测距码①测距码②4.3GPS卫星位置的计算计算过程（续）计算真近点角计算升交距角（未经改正的）计算卫星向径计算过程（续）计算摄动改正项进行摄动改正计算卫星在轨道平面坐标系中的位置计算过程（续）计算升交点经度计算卫星在地固坐标系下的坐标4.4GPS接收机基本工作原理由于使用目的不同，GPS信号接收机也各有差异GPS接收机的分类按接收机用途划分用于确定船舶、车辆、飞机等运载体的实时位置和速度，保障按预定路线航行或选择最佳路线。采用测码伪距为观测量的单点实时定位或差分GPS定位，精度低，结构简单，价格便宜，应用广泛采用载波相位观测量进行相对定位，精度高。观测数据可测后处理或实时处理（RTK），需配备功能完善的数据处理软件。与导航型相比，结构复杂，价格昂贵。主要用于天文台或地面监控站，进行时频同步测定。根据所接收的卫星信号频率划分只接收调制的L1信号，虽然可利用导航电文提供的参数，对观测量进行电离层影响修正，但由于修正模型尚不完善，精度较差，主要用于小于20km的短基线精密定位。Smart-3100IS同时接收L1、L2两种信号，利用双频技术，可消除或减弱电离层折射对观测量的影响，定位精度较高。Smart6100Is根据接收机信号通道类型划分按工作原理划分GPS接收机主机组成GPS接收机天线天线的基本要求：GPS接收机天线基本类型GPS接收机主机1、变频器及中频放大器2、信号通道3、存储器4、微处理器电源GPS接收机工作原理对所接收到的GPS信号，具有变换、放大和处理的功能，以便测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。GPS信号接收机不仅需要功能较强的机内软件，而且需要一个多功能的GPS数据测后处理软件包。接收机加处理软件包，才是完整的GPS信号用户设备。