导航电文中的GPS周数有什么用

导航电文中的GPS周数有什么用

GPS卫星向广大用户发送的导航电文是一种不归零的二进制数据码D（t）,码率fd=50HZ.为了节省卫星的电能、增强GPS信号的抗干扰性、保密性,实现遥远的卫星通讯,GPS卫星采用伪噪声码对D码作二级调制,即先将D码调制成伪噪声码（P码和C/A码）,再将上述两噪声码调制在L1、L2两载波上,形成向用户发射的GPS射电信号.因此,GPS信号包括两种载波（L1、L2）和两种伪噪声码（P码、C/A码）.这四种GPS信号的频率皆源于10.23MHZ（星载原子钟的基频）的基准频率.基准频率与各信号频率之间存在一定的比例.其中,P码为精确码,美国为了自身的利益,只供美国军方、政府机关以及得到美国政府批准的民用用户使用,C/A码为粗码,其定位和时间精度均低于P码,目前,全世界的民用客户均可不受限制地免费使用.
地面监控系统
地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、一个主控站和三个注入站构成.该系统的功能是：对空间卫星系统进行监测、控制,并向每颗卫星注入更新的导航电文.
地面监控系统各站的主要任务是：
监测站
用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差,采集气象数据,并将观测数据传送给主控点.5个监控站均为无人守值的数据采集中心.
主控站
主控站接收各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入站自身的工作状态数据.根据上述各类数据,完成以下几项工作：
·及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站.
·控制和协调监测站间、注入站间的工作,检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了GPS用户系统.
·诊断卫星工作状态,改变偏离轨道的卫星位置及姿态,调整备用卫星取代失效卫星.
注入站
接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星.
用户接收系统
用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成.
GPS接收机
GPS卫星接收机的基本结构是天线单元和接收单元两部分.天线单元的主要作用是：当GPS卫星从地平线上升起时,能捕获、跟踪卫星,接收放大GPS信号.接收单元的主要作用是：记录GPS信号并对信号进行解调和滤波处理,还原出GPS卫星发送的导航电文,解求信号在站星间的传播时间和载波相位差,实时地获得导航定位数据或采用测后处理的方式,获得定位、测速、定时等数据.
一、导航电文格式
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 bit,播送速度为50bit/s.所以传播一帧电文需要30秒.
每帧导航电文含有5个子帧,每个子帧分别含有10个字,每个字30bit,故每一子帧共300bit,播送时间6秒.为了记载多达25颗卫星的星历,所以子帧4和5各有25页.子帧1,2,3与子帧4,5的每一页均构成一个主帧.在每一主帧的帧与帧之间,1,2,3子帧的内容每小时更新一次,而子帧4,5的内容,仅在给卫星注入新的导航数据后才得以更新.二、导航电文的内容
1、遥测字（TLM）：位于各子帧开头,作为捕获导航电文的前导.其中所含的同步信号,为各子帧提供一个同步的起点,使用户便于解译电文数据.
2、交接字（HOW）：紧接开头的遥测字,主要是向用户提供捕获P码的Z计数.所谓Z计数,是从每星期六/星期日子夜零时起算的时间计数,它表示下一子帧开始瞬间的GPS时.通过交接字,可以实时的了解观测瞬时在P码周期中所处的准确位置,以便迅速的捕获P码.
3、数据块I：含有关于卫星钟改正参数及其数据龄期,星期的周数编号,电离层改正参数和卫星工作状态等信息.主要有：
①卫星钟改正参数a0,a1,a2,分别表示该卫星的钟差、钟速及钟速的变化率.当已知这些参数后,就可以求出任意时刻t的钟改正数Δt .
②参考历元t0e为数据块I的基准时间,从GPS时每星期六/星期日子夜零时起算,变化于0～604800秒.
③钟数据龄期AODC,表示基准时间t0e和最近一次更新星历数据的时间tL之差,既AODC＝t0e-tL.由于随着时间的推移,所给出的卫星钟改正参数的精度将随之下降,所以钟数据龄期主要是用于评价钟改正参数的可信程度.
④现时星期编号WN,表示从1980年1月6日协调时零点起算的GPS时星期数.
4数据块II：包含在2,3两个子帧里,主要向用户提供有关计算卫星运行位置的信息.数据块II提供了用户利用GPS实时定位的基本数据.
5数据块III：包含在第4,5两个子帧中,主要向用户提供GPS卫星的概略星历及卫星工作状态的信息,所以称为卫星的历书.当用户捕获一颗卫星后,变可从其导航电文的数据块III中,知道其它卫星的概略位置,卫星钟的概略改正数以及工作状态等信息.这对于选择适宜的观测卫星,并构成最佳的几何图形,以提高定位的精度适重要的,同时也有助于缩短搜捕卫星信号的时间.