1、数据码及其导航电文1伪码得作用：一是实现码分多址；二是测距：数据码是 GPS 信号中的第三个层次，是一列载有导航电文的二进制码，数据码的码率为50bps,其采用不归零制的二进制编码方式，产生主峰频宽为 100HZ 的数据脉冲信号。比特包含数据信息，而码片没有。数据码与伪码的区别码宽不同。调制载波的目的：使数字信号的频宽中心频率从零转移到载波频率。导航电文：GPS 用户接收机通过对接收到的卫星信号进行载波解调和伪码解扩得到数据码（50bps）.然后按照导航电文的格式可最终将数据吗编译成导航电文，导航电文中含有时间、卫星运行轨道、电离层延时等用于定位的重要信息。1、导航电文的格式：卫星将导航电文以
2、帧与子帧的结构形式编排成数据流 。卫星一帧接着一帧的发送导Dt航电文，而在发送每帧导航电文时，卫星又是以一子帧接着一子帧的形式进行。一帧（长 1500 比特、计 30s）有五个子帧（长 300 比特、计 6s）组成；一个子帧有十个字(长 30 比特) 组成。子 150330630s s导 航 电 文 帧 比 特 ， 一 帧 包 括 五 个 子 帧 比 特 ， 子 帧前 两 个 字 固 定 为 遥 测 字 、 交 接 字 ； 后 八 个 字 组 成 数 据 块 又 有 十 个 字 比 特 组 成 。第 一 子 帧 ； 组 成 第 一 数 据 块第 二 子 帧一 帧 ； 组 成 第 二 数 据 块
3、第 三 子 帧第 四 子 帧 ； 组 成 第 三 数 据 块 ， 采 用 分 页 结 构 ， 共 占 25页 ，第 五 子 帧子帧：前两个字分别为遥测字（TLW）和交接字（HOW） ，后八个字组成数据块。当某颗卫星出现内存错误时，他会在各大数据块的八个字里交替的发射 1 与 0.GPS 对第三数据块采用分页的结构，即一帧中的第四子帧和第五子帧为一页，然后在下一帧中的第四子帧和第五子帧继续发送下一页。第三数据块的内容共占 25 页。一帧电文长为30s,所以发送一套完整的导航电文总共需要 750s。整个导航电文的内容每 750s 重复一次。数据码及其导航电文2在新的一个 GPS 星期刚开始的那一刻
4、，无论卫星在上一星期末尾正在播发哪一段导航电文。他将总是重新从第一子帧开始播发，而在第一次的第四子帧和第五子帧中将总是重新从第三数据块的第一页开始播发。当第一子帧第二子帧第三子帧的内容需要更新时，新的导航电文总是从帧的边沿处（即对应的 GPS 时间为 30s 的整数倍）开始播发。当第四子帧和第五子帧的内容需要更新时，新的导航电文可以在第四子帧和第五子帧的任一页处开始播发。字：最高位比特先被发送。每一子帧中的每一字均以 6 比特的奇偶校检码结束。每一比特长 20ms.。2、遥测字：每一子帧的第一个字均为遥测字（TLW） ，在导航电文中每 6s 出现一次。第一至第八比特是一个二进制值固定在 100
5、01011 的同步码，第九至第二十二比特提供特许用户的所需要的信息。第二十三至第二十四比特保留，最后六比特为奇偶校检码。最高位 最低位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10222324252627282930同步码 遥测码 备用 奇偶校检码同步码为每一子帧的最先八个比特，所以接收机可以用起来匹配接收到的数据吗，进而搜索、锁定子帧的起始沿，为接下来按照相应格式正确解译二进制数据码提供必要条件。如果接收机找到了一个卫星信号的子帧边沿，则称接收机对此卫星信号进入了子帧同步状态（或是帧同步状态） 。奇偶校检码可以帮助用户接收机检查经解调得到的字中是否包含错误比特，并且其还有一定的比特纠错功能。3、
6、交接字：为每一个子帧的第二个字。在导航电文中，每 6s 出现一次。交接字的第一至第十七比特（即子帧的第 31 至第 47 比特）是从 Z 计数器上得到的截断的周内时计数值。二进制 Z 计数器长 29 位，其值由高十位的星期数（WN)和低十九位的周内时（TOW）计数两部分组成，其中最高位先被播发，最低位最后被播发。交接字第十八比特为警告标志，其值为 1 时，提醒非特许用户自己承担使用该卫星信号的风险，因为该卫星第一数据块所提供的 URA 值有可能比其真实值还要大。数据码及其导航电文3第十九比特为 A-S 标志，值为 1 时，表示对该卫星实施了反电子欺骗措施。第二十至第二十二比特是子帧识别标志包括
7、：001 表示该子帧是第 1 子帧；010 表示该子帧是第 2 子帧；以此类推。若知道了当前子帧的识别标志，则接收机就可以按照这一子帧相应格式解译数据吗。第 23、24 比特是通过求解得到的。目的是使交接字的 6 位奇偶校检码以 00 结尾。最高位 最低位303145464748495051525354555657585960（截短的）周内时计数 子帧码 奇偶校检码4、第一数据块：包括第一子帧中的第 3 字至第 10 字，亦称为时钟数据块。提供自身：1.星期数（WN）：来自于 Z 计数器的高十位（最大值为 1023） ，指代当前的 GPS 星期。每当周内时计数在星期六午夜零时从最大值跳回 0
8、的同时。星期数的值加 1。GPS 时间每周循环一次，所以为了确切的表达一个时间值，必须同时指出 GPS 时间和 GPS 星期数。2.用户测距精度（URA）：是对所有由 GPS 地面监控部分和空间星座部分引起的测距误差大小的一个统计值，其通过导航电文中的一个由 4 比特表示的用户测距精度因子 N 而提供给非特许用户的。3.N 的值在 0-15 之间，每个值对应于一个 URA。URA 越大，则表示从该卫星信号中得到的 GPS 距离测量值的精度越低，N=15 时，URA 估计值缺省。1+26=15NURA， 0，4.卫星健康状况：数据码及其导航电文4若共计六比特的卫星健康状况的最高位是 0，则表示导
9、航电文全部正确，若最高位是 1，则表示导航电文出错，而低五位又具体说明信号各部分的出错情况。5.时钟校正参数：是卫星校正模型方程中的系数。参数 为第一数据块的参考时间，在时钟校正012ffa oct模型中被用作时间参考点。6.群波延时校正值（ ）：GDT只适用于单频接收机，双频接收机不需要此项校正。原因是： 是针对双频测量值而言0fa的。7.时钟数据期号（IODC）：用十比特表示的 IODC 是时钟数据快的期刊号。一个 IODC 值对应一套时钟校检参数。IODC 的值在一周之内不会发生重复，所以其可以用来帮助用户接收机快速检测时钟校正参数是否已发生了变化：如果某卫星播发了一个新的 IODC 值
10、，那么该卫星更新了时钟校正参数；否则，如果 IODC 值为发生改变，则时钟校正参数尚未被更新。如果，时钟校正参数尚未被更新，而接收机又已经完整地解译了当前这一套时钟矫正参数，那么接收机就不必每 30s 去重复读解这一数据块的时钟校正参数。5、第二数据块：卫星信号的第二个子帧和第三个子帧数据块。提供自身星历参数。为了减少需要播发的数据量，GPS 用开普勒方程来描述卫星的运行轨道，并通过最小二乘法逼近来求解方程中的各个系数。一套行李参数的有效期一般为参考时间 为中心的 4 小时之内。oct卫星在第二个子帧和第三个子帧均播发一个 8 比特的行李数据期号（IODE）,来标记一套星历参数。IODC 的值
11、在 6 小时之内不会出现重复，并且它的值应当与第一子帧中的 IODC的低八位保持一致。一旦 IDOC 的低八位与第二个子帧和第三个子帧中的 IODE 这三者之间有任何的不一致，则意味着卫星导航电文处于新旧更替之际，此时接收机应当接受、解译当前最新的一套卫星星历和时钟校正参数。卫星博发的第 1.2.3 子帧的内容通常每两小时更新一次，并且通常发生在整小时交界处。六、第三数据块：数据码及其导航电文5由第 4.5 子帧数据块组成。提供所有卫星的历书参数、电离层延时校正参数、GPS 时间与 UTC 之间的关系以及卫星健康状态等数据信息。与前两个数据块的区别：第三数据块的内容并不是接收机在实现定位前所急需获得的。一套卫星历书不仅比一套星历占用少的比特，以便与卫星发射和接收机保存，而且有效期通常可达半年以上。如果用户 GPS 接收机上保存着有效历书，并且用户大致知道自己当前的时间和位置，那么接收机可通过历书计算出各颗卫星在空间的大致位置。以确定他们的可见性，这可是接收机避免去搜索、捕获那些看不见卫星的信号，从而减少接收机实现首次定位所需要的时间。
