GPS衛星信號（二）：導航電文
一．導航電文及其格式
1.定義
①.所謂導航電文，是指包含導航信息的數據碼。
②.導航信息包含有：遙測碼、由C/A碼確定的P碼的交換碼、時間系統、衛星星曆、衛星工作狀態、衛星曆書、星鍾改正參數、軌道攝動改正參數、大氣折射改正參數。
③.它是用戶利用GPS進行導航定位的數據基礎。
2.格式
⑴.導航電文是二進制編碼文件，按規定格式組成數據幀，按幀向外播發。每幀電文1500bit，播送速度爲每秒50bit，所以，一幀電文的傳播時間是30秒。
⑵.每幀電文含有5個子幀，每個子幀含有10個字，每個字爲30bit；所以每一子幀共含有300bit，按上述比特率50bit/s速度播發，每幅子幀需播發6秒。
二．導航電文內容
△遙測字（TLW）
定義：各子幀的第一個字，作爲捕獲導航電文的前導。
作用：協助用戶快速解譯導航電文，判定衛星可用與否。
具體碼位如下：從1~8bit是同步碼（10001011）；第9~22bit爲遙測電文，包括地面監測系統注入數據時的狀態信息、診斷信息和其他信息，以此指示用戶是否選用該衛星；第23、24bit無意義；第25~30bit爲奇偶校驗碼。
△交換字（HOW）
定義：每一個子幀的第二個字碼就是交接字。
作用：它的主要作用是幫助用戶從已捕獲的C/A碼轉換到P碼的捕獲。
具體碼位如下：從31~47bit表示Z計數，它表示從每星期六/星期日午夜零起算的對P碼中PN1(t)(週期爲1.5s)的累計數，量程爲0~403200 。知道Z計數，就知道觀測時刻P碼在週期中的準確位置，以此較快的捕獲P碼。第48bit表明衛星注入電文後是否發生滾動動量矩缺載現象；第49bit用於指示數據幀的時間是否與PN1(t)鍾信號同步；第50~52bit是子幀識別標誌；第53、54bit無意義；第55~60bit爲奇偶校驗碼。
△第一數據塊
⑴星期數（WN）：星期數來自Z計數器的高10位，指代當前的GPS星期。每當周內時計數在星期六午夜零時從最大值跳回零的同時，星期數的值加1 。因爲星期數用10位二進制表示，所以它的最大值爲1023 。若星期數在最大值1023時再加1，則星期數返回置0 。因爲GPS時間每週循環一次，所以爲了確切地表達一個時間值，在必要時必須同時指出GPS時間和GPS星期數。
⑵用戶測距精度（URA）：用戶測距精度是對所有由GPS地面監控部分和空間星座部分引起的側距誤差大小的一個統計值，它是通過導航電文中的一個由4bit表示的用戶測距精度因子N而提供給非特許用戶的。用戶測距因子N的值在0至15之間，每一個值對應於一個用戶測距精度URA，而用戶可以根據N值用以下公式估算URA值：
URA值越大，則表示從該衛星信號中得到的GPS距離測量值的精度越低。當N等於15時，URA的估算值缺省，此時用戶要自己承擔使用該衛星的風險。
⑶衛星健康狀況：若共計6bit的衛星健康狀況的最高值是0，則表示導航電文全部正確。若它的最高位是1；則表示導航電文出錯，而低於5位又具體指出信號各部分的出錯情況。
⑷時鐘校正參數：ɑf0 ，ɑf1 和ɑf2是衛星時鐘校正模型方程中的三個係數。另外參數tOC 稱爲第一數據塊的參考時間，它在時鐘校正模型中被用做時間參考點。在修正衛星時鐘鐘差時會用到這些參數。
⑸大氣傳播時延改正： 第7個字碼的17~24bit表示載波L1、L2的電離層時延改正TGD 。當使用單頻接收機時，利用TGD改正觀測的結果，以減小電離層效應的影響，提高定位精度。當使用雙頻接收機時無需此項改正。
⑹時鐘數據齡期AODC：第3字碼的23、24bit以及第8個字碼的1~8bit，均表示衛星時間的數據齡期AODC。試驗衛星只佔8bit，工作衛星改爲10bit，AODC是時鐘改正數的外推時間間隔，它向用戶指明衛星時鐘改正數的置信度：
AODC=Toc-tl
△第二數據塊
衛星信號的第2子幀和第3子幀數據塊一起組成第二數據塊，它提供該衛星自身的星曆參數。
(1)開普勒軌道六參數：爲衛星軌道橢圓長半軸的平方根；e爲衛星軌道橢圓偏心率；i0爲參考時刻t0的軌道面傾角；W0爲參考時刻t0的升交點赤經；w爲近地點角距；M0爲參考時刻t0的平近點角。
(2)軌道攝動九參數：Dn爲平均角速度改正數; W爲升交點赤經變化率;i爲衛星軌道平面傾角變化率；Cus、Cuc爲升交角距的正餘弦調和改正項振幅，Cis、Cic爲軌道正面傾角的正餘弦調和改正項振幅；Crs、Crc爲軌道向徑正餘弦調和改正項振幅。
(3)時間二參數：從星期日子夜零點開始度量的星曆參考時刻t0e及星曆錶的數據齡期AODE。
GPS衛星軌道參數
GPS衛星星曆參數
△第三數據塊
第三數據塊包括第4和第5兩個子幀，其內容包括了所有GPS衛星的歷書數據。當接收機捕獲到某顆GPS衛星後，根據第三數據塊提供的其他衛星的概略星曆、時鐘改正、衛星工作狀態等數據，用戶可以選擇工作正常和位置適當的衛星，並且較快地捕獲到所選擇的衛星。
1.第4子幀
(1)第2，3，4，5，7，8，9，10頁面提供第25～32顆衛星的歷書；
(2)第17頁面提供專用電文，第18頁面給出電離層改正模型參數和UTC數據；
(3)第25頁面提供所以衛星的型號、防電子對抗特徵符和第25～32顆衛星的健康狀況；
(4)第1，6，11，12，16，19，20，21，22，23，24頁作備用，第13，14，15頁爲空閒頁。
2.第5子幀
(1)第1～24頁面給出第1～24顆衛星的歷書；
(2)第25頁面給出第1～24顆衛星的健康狀況和星期編號。
在第三數據塊中，第4和第5子幀的每個頁面的第3字碼，其開始的8個比特是識別字符，且分成兩種形式：（a）第1和第2比特爲電文識別（DATA ID）；(b)第3～8比特爲衛星識別（SV ID）。
GPS衛星曆書參數
