GPS测量原理及应用：第四章 GPS卫星的导航电文和卫星信号.ppt

全球定位系统（GPS）是利用一组环绕地球的卫星来实现精确地理位置定位的技术。第四章主要讨论了GPS卫星的导航电文和卫星信号，这是GPS定位的关键组成部分。 GPS定位的基本观测量是观测站至GPS卫星的距离。这个距离是通过测量卫星信号在空间路径上的传播时间或相位延迟来确定的。时间延迟是指信号从卫星发射到接收站所需的时间，而相位延迟则涉及对卫星载波信号相位变化的测量，通常用于高精度应用。 导航电文是GPS卫星向地球发送的重要信息，包含了关于卫星状态、轨道信息、时间系统、卫星钟的状态以及大气折射校正等多种数据。这些数据以二进制码的形式组成，按照特定的帧结构进行广播。每帧电文包含1500比特，以50比特每秒的速度播送，耗时30秒。每一帧电文又细分为五个子帧，每个子帧有10个字码，每个字码由30比特构成。子帧4和5设计为容纳25颗卫星的信息，更新频率各异，子帧1、2、3的内容每小时更新一次，而子帧4、5的内容在注入新的导航电文后才会更新。 在导航电文中，遥测码（TLM）用于指示卫星数据的状态，并提供同步起点。转换码（HOW）帮助用户从C/A码过渡到P码，这对于高精度定位至关重要。数据块1包含了诸如标识码、时延差改正、数据龄期（AODC）、星期序号（WN）以及卫星时钟改正系数等关键信息。这些参数对于正确解析和解码导航电文，以及计算精确的位置、速度和时间信息至关重要。 例如，星期序号（WN）是自1980年1月6日以来的GPS周数，用于计算与GPS时间相关的任何值。卫星时钟改正系数（a0、a1、a2）则用于计算卫星钟与GPS标准时间之间的偏差，这对于精确定位是必不可少的。 理解GPS卫星的导航电文和卫星信号是掌握GPS测量原理的基础。这些信息不仅关乎到如何获取和解析来自卫星的数据，还涉及到如何利用这些数据来计算地球上任意点的三维位置，从而广泛应用于导航、测绘、科学研究、气象预报以及各种需要精准时间同步的领域。