第4章 GPS卫星的导航电文和卫星信号
4.1 GPS卫星的导航电文
GPS卫星的导航电文（简称卫星电文）是用户用来定位和导航的数据基础。它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A码转换到捕获P码的信息。这些信息以二进制码的形式，按规定格式组成，按帧向外播送，卫星电文又叫数据码（D码）。他的基本单位是长1500bit的一个主帧，传输速率是50bit/s，30s传送完毕一个主帧。一个主帧包括5个子帧，第1、2、3子帧各有10个字码，每个字码有30bit；第4,5子帧各有25个页面，共37500bit。第1、2、3子帧每30秒重复一次，内容每小时更新一次。第4,5子帧的全部信息则需要750s才能够传送完毕。即第4、5子帧是12.5min播完一次，然后再重复之，其内容仅在卫星注入新的导航数据后才得以更新。
4.1.1 遥测码
遥测码位于各子帧的开头，它用来表明卫星注入数据状态。遥测码的第1-8bit是同步码，使用户便于解释导航电文；第9-23bit为遥测电文，其中包括地面监控系统注入数据时的状态信息、诊断信息和其他信息。第23和第24bit是连接码；第25-30bit为奇偶检验码，它用于发现和纠正错误。
4.1.2 转换码
转换码位于每个子帧的第二个字码。其作用是提供帮助用户从所捕获的C/A码转换到捕获P码的Z计数。Z计数实际上是一个时间计数，它以从每星期起始时刻开始播发的D码子帧数为单位，给出了一个子帧开始瞬间的GPS时间。由于每一子帧持续时间为6s，所以下一个子帧开始的时间为6xZ s，用户可以据此将接收机时钟精确对准GPS时，并快速捕获P码。
4.1.3 第一数据块
第1子帧 第3-10字码，主要内容：①标识码，时延差改正②星期序号③卫星的健康情况④数据龄期⑤卫星时钟改正系数等。
4.1.4第二数据块
包含第2和第3子帧，其内容表示GPS卫星的星历，这些数据为用户提供了有关计算卫星运动位置的信息。描述卫星的运动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
卫星导航信号模拟器
功能及技术特点
北京华力创通科技股份有限公司
导航事业部
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目录
1概述.................................................................................................................................. 2
2功能.................................................................................................................................. 2
2.1 数学仿真分系统................................................................................................... 3
2.2 射频信号仿真分系统........................................................................................... 5
2.3 测试与评估分系统............................................................................................... 6
3技术特点.......................................................................................................................... 6
3.1高精度信号延迟技术............................................................................................ 6
GPS是全球定位系统（Navigation Satellite Timimg and Ranging/Global Positioning System,NAVSTAR/GPS)的英文缩写.它的含义是利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球定位系统。现在国际上公认，将这一全球定位系统简称为GPS.它是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的 ，该系统自1973年开始设计、研制，历时20年，于1993年全部建成。
GPS是目前世界上最先进、最完善的卫星导航系统与定位系统，它不仅具有全球性、全天候、实时高精度，三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰和保密性。因此引起世界各国军事部门和广大民用部门的普遍关注，由于GPS定位技术的高度自动化信其所达到的高精度和具有潜力，也引起测绘界的高度重视，特别是近几年来，GPS定位技术在应用基础的研究、新应用领域的开拓、软件和硬件的开发等方面都取得了迅速的发展，广泛的科学实验活动也为这一新技术的应用展现极为广阔的前景！
目前，GPS精密定位技术已广泛的渗透到经济建设和科学技术的许多领域，尤其是在大地测量学及相关学科领域，如地球动力学，海洋大地测量学，地球物理勘探、资源勘察、航空与卫星遥感、工程测量学等方面的广泛应用，充分的显示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。
近年来，GPS精密定位技术已在我国得到广泛的应用，在大地测量中、工程测量与变形监测、资源勘察及地壳动力监测等方面取得了良好的效果和成功经验，充分地证明了GPS精密定位技术瓣优越性和巨大潜力，在新的世纪里。GPS导航与定位技术将会获得进一步的发展，应用将更为广泛，效益会更为显著，将为我国经济建设、国防建设的发展和科学技术的进步发挥更大的作用。
GPS卫星定位技术与常规测量相比，具有以下优点：
1 GPS点之间不要求相互通视，对GPS网的几何图形也没有严格的要求，因而使GPS点位的选择更为灵活，可以自由布设。
18第五讲 GPS卫星的测距码信号和GPS卫星的导航电文
学习指南
在这一章节中，主要讲述了GPS全球卫星定位系统的组成，简单地介绍了GPS
卫星信号、GPS卫星星历和卫星运动理论基础。重点介绍了GPS卫星信号特点及其应
用。 对本章的学习要重点突出GPS系统的组成、GPS卫星信号的应用，理解和掌握
GPS卫星位置计算的各项参数物理意义和几何特点。
本单元教学重点和难点
1、GPS编码的方法；
2、导航电文的格式和内容。
教学目标
1、了解GPS卫星信号的作用；
2、熟悉GPS编码的方法；
3、熟悉导航电文的格式；
4、熟悉导航电文的内容。
一、 GPS卫星信号
1 GPS卫星信号构成及产生
GPS卫星发射的信号由载波、测距码和导航电文三部分组成。如图2—5所示：
1.1 载波L1、、L1由卫星上的原于钟所产生的基准频率f0＝1.023MHz倍频154倍和120倍产生。
1.2 测距码
1.2.1C/A码
C/A码又称为粗捕获码，它被调制在L1载波上，是1.023MHz的伪随机噪声码（PRN码），由卫
星上的原子钟所产生的基准频率f0降频10倍产生，即：fC/A＝f0／10＝1.023MHz。由于每颗卫星的
C/A码都不一样，因此，我们经常用它们的PRN号来区分它们。C/A码是普通用户用以测定测站到
卫星间的距离的一种主要的信号。
1.2.1 P码
P码又被称为精码，它被调制在L1和L2载波上，是10.23MHz的伪随机噪声码，直接使用由卫
星上的原于钟所产生的基准频率，即：fp＝f0＝1.023MHz，其周期为七天。在实施AS时，P码与W
码进行模二相加生成保密的Y码，此时，一般用户无法利用P码来进行导航定位。
1.2.1 L2C码
L2C码称为城市码，它被调制在L2载波上，L2C信号包括2个PRN码:即CM码和CL码。2005年9
月23日第一颗具有广播L2C信号功能的GPS卫星SLC-17A从CapeCanaveral, Florida（佛罗里达）发
