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1 第一章
1、GPS系统组成三大部分：
（1）空间部分:GPS卫星星座（21+3）
（2）地面控制部分：地面监控系统（一个主控站MCS、三个注入站、五个监测站）
（3）用户设备部分：GPS信号接收机
2、GPS系统特点：定位精度高、测量时间短、观测站之间无需通视 、提供三维坐标 、操作简便 、全天候作业、功能多，应用广
第二章
1、卫星定位中两种坐标系统：天球坐标系和地球坐标系
2、天球：指以地球质心为中心，半径r为任意长度的一个假想球体。
3、黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆，即当地球绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约º。
4、春分点：指太阳由南向北运动时，黄道与天球赤道的交点。（当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点。）
天球空间直角坐标系与天球球面坐标系
5、天球坐标系由天球空间直角坐标系和天球球面坐标系组成。
（1）天球空间直角坐标系的定义：原点位于地球的质心，z轴指向天球的北极Pn，x轴指向春分点，y轴与x、z轴构成右手坐标系。 v1.0 可编辑可修改
2 （2）天球球面坐标系的定义：原点位于地球的质心，赤经为含天轴和春分点的天球子午面与经过天体s的天球子午面之间的交角，赤纬为原点至天体的连线与天球赤道面的夹角，向径r为原点至天体的距离。
6、岁差：由于日月引力及其它天体引力，平北天极以北黄极为中心做一种顺时针圆周运动。（在日月和其它天体引力对地球隆起部分的作用下，地球在绕太阳运行时，自转轴方向不再保持不变，从而使春分点在黄道上产生缓慢西移，此现象在天文学上称为岁差。）
7、章动：在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转，轨迹大致为椭圆。这种现象称为章动。
8、地球坐标系有两种表达方式，即空间直角坐标系和大地坐标系。
地心空间直角坐标系的定义:原点与地球质心重合，z轴指向地球北极，x轴指向格林尼治平子午面与赤道的交点E，y轴垂直于xoz平面构成右手坐标系。
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
1 第4章 GPS卫星信号
GPS卫星定位测量通过用户接收机接收GPS卫星发射的信号来测定测站坐标。GPS卫星信号包括测距码信号、导航电文或称D码（数据码信号）和载波信号。
4.1 GPS卫星的测距码信号
GPS卫星发射的测距码信号包括C/A码和P码，它们都是二进制伪随机噪声序列，具有特殊的统计性质。本节从码 的基本概念入手，介绍伪随机噪声序列及其产生，以及C/A码和P码的产生及其特征，并简要介绍码相关伪距测量原理。
一、码的基本概念
码是指表达信息的二进制数及其组合；其中每1位二进制数称为1个码元或叫1比特（bit），它是码（或信息量）的度量单位；如果将各种信息通过量化并按某种规则表示为二进制数的组合形式，称此过程为编码，也即信息的数字化；在二进制数字化信息的传输中，每秒钟传输的比特数称为数码率，表示数字化信息的传输速度，单位为bit/s（或记为BPS）。一组二进制数的码序列可以看作是以0或1为幅度的时间函数，以u（t）表示。
若一组码序列u（t）在时刻t码元取0或1完全是随机的，但其出现的概率均为1/2，则称这种码元幅值完全无规律的码序列为随机噪声码序列，其特点是非周期性、无法复制且自相关性良好。
自相关性指两个结构相同的码序列的相关程度，常由自相关函数描述。若具有相同结构的两个随机噪声码序列u(t)和tu~的对应码元中码值相同的码元个数为Su，码值相异的码元个数为Du，则它们的自相关函数R（t）可表示为
uuuuDSDStR)( （4-1）
根据R（t）的取值，即可确定两个随机噪声码序列是否相关，或两个码序列的相应码元是否已完全对齐。GPS测距码的良好自相关性是GPS测码伪距测量的关键因素。
二、伪随机噪声码及其产生
1、伪随机噪声码
虽然随机噪声码序列具有良好的自相关特性，但其非周期性使其无法复制和利用。GPS采用一种伪随机噪声码（PRN），不仅具有类似随机噪声码的良好自相关特性，而且具有确定的编码规则，是可以复制的码序列。实际应用中，伪随机噪声码是由多级反馈移位寄存器产生。
导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。它包含该卫星的星历、工作状况、时钟改正、电离层时延改正、大气折射改正以及由C/A码捕获P码等导航信息，也是由卫星信号中解调出来的数据码D(t)。这些信息以50bit/s的数据流调制在载频上，数据采用不归零制（NRZ）的二进制码。
1、 导航电文（D码）的内容
（1）卫星星历
（2）时钟改正
（3）电离层时延改正
（4）卫星状态
（5）转换码
2、导航电文的结构
（1）基本构成
（2）遥测码与转换码（交接字）
（3）第一数据块
（4）第二数据块
（5）第三数据块
导航电文的格式是：主帧、子帧、字码和页码。每主帧电文长度为1500bit，播送速率为50bit/s，所以发播一帧电文需要30s时间。
每帧导航电文包括5个子帧，每子帧长6s，共含300bit。第1、2、3子帧各有10个字码，每个字码为30bit，这3个子帧的内容每30s重复一次，每小时更新一次。第4、5子帧各有25页，共有15000bit。一帧完整的电文共有37500bit，要750s才能够传送完，用时长达12.5min。其内容仅在卫星注入新的导航数据后才更新。
3、基本构成
导航电文的内容包括遥测码（TLW）、转换码（HOW）、第一数据块、第二数据块和第三数据块等5部分。
4、遥测码与转换码（交接字）
（1）遥测码（字）
同步码：第1~8bit
遥测电文：第9~22bit
无意义连接比特：第23~24bit
检校：第25~30bit
每个子帧的第一个字码都是遥测码，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了一个同步起点，使用户便于解释电文数据。具体码位如下：第1~8bit为同步码（10001001），第9~22bit为遥测电文，包括地面监控系统注入数据时的状态信息、诊断信息和其它信息，以此指示用户是否选用该卫星。第23、24bit无意义，第25~30bit为奇偶检验码。
