您的当前位置：首页 GPS接口控制文件

GPS接口控制文件

来源：九壹网

ICS

M 53 中备案号：华人民标准共和国电子行业

SJ /T XXXX-XXXX

GPS接口控制文件

GPS interface control document

(报批稿)

××××-××-××发布 ××××-××-××实施

中华人民共和国信息产业部发布目次

前言 ........................................ 错误!未定义书签。 1 范围 ..................................... 错误!未定义书签。 2 术语、定义和缩略语 ....................... 错误!未定义书签。

术语和定义 ................................ 错误!未定义书签。缩略语 .................................... 错误!未定义书签。

3 要求 ..................................... 错误!未定义书签。

接口定义 .................................. 错误!未定义书签。

接口认证 .................................. 错误!未定义书签。

接口要求 .................................. 错误!未定义书签。

4 注释 ..................................... 错误!未定义书签。

用户距离精度 .............................. 错误!未定义书签。

SV型号（BLOCK）定义 ....................... 错误!未定义书签。

应用区间定义 .............................. 错误!未定义书签。

GPS周数 .................................. 错误!未定义书签。

日历年 .................................... 错误!未定义书签。

GPS天 .................................... 错误!未定义书签。

L5民用信号 ............................... 错误!未定义书签。

注释 ...................................... 错误!未定义书签。

附录A(规范性附录) GPS导航数据D(T)的数据结构错误!未定义书签。附录B（规范性附录） GPS L2CNAV导航数据DC(T)的数据结构错误!

未定义书签。

参考文献 .................................... 错误!未定义书签。

前言

请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。

本标准的附录A和附录B为规范性附录。本标准由中国电子技术标准化研究所归口。

本标准起草单位：清华大学、北京安华北斗信息技术有限公司。本标准主要起草人：过静珺、罗鸣、李冬航、王留朋、吴宪、金慧华、丁志刚、朱贤泽、王淑伟。

GPS接口控制文件 1 范围

本标准规定了全球定位系统(GPS)的空间段(SS)与GPS导航用户段(US)之间的接口相关要求。

本标准适用于GPS系统与应用研究。 2 术语、定义和缩略语

下列术语、定义和缩略语适用于本标准。术语和定义 2.1.1

GPS空间段 GPS space segment

指GPS的空间星座，它按设计由分布在6个轨道平面上的24颗导航卫星组成，卫星向地球方向广播含有测距码和数据电文的导航信号。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.2

GPS地面控制段 GPS ground control segment

指GPS的地面监测和控制系统，它包括主控站、卫星监测站和上行信息注入站（又称地面天线）以及把它们联系起来的数据通信网络。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.3

GPS用户段 GPS user segment

各种GPS用户终端，其主要功能是接收卫星信号，提供用户所需要的位置、速度和时间等信息。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.4

Block Ⅰ，Ⅱ，ⅡA，ⅡR，ⅡR-M，ⅡF，Ⅲ卫星 Block Ⅰ，Ⅱ，ⅡA，ⅡR，ⅡR-M，ⅡF，Ⅲsatellites

指GPS的各代卫星的名称。Block Ⅰ是原型卫星；BlockⅡ和ⅡA是目前的基本工作卫星；Block ⅡR和ⅡR-M是正在发射的替补卫星；Block ⅡF是后继卫星，Block Ⅲ是在规划中的2010年以后发射的卫星。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.5

伪卫星 pseudolite

设立在地面上的GPS信号发射站，它发播与真实的GPS卫星相似的信号，可在近距离内起到和GPS卫星类同的作用。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.6

星历 ephemeris

描述天体的空间位置的轨道参数。 [GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.7

精密星历 precise ephemeris

由若干个不属于GPS系统的卫星跟踪站获得的测量值，经事后处理计算出的卫星轨道参数，供事后精密定位使用。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.8

历书 almanac

GPS卫星电文中包含的所有在轨卫星的粗略轨道参数。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.9

历元 epoch

指一个时期和一个事件的起始时刻或者表示某个测量系统的参考日期。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.10

伪随机噪声码 pseudo random noise（PRN）code

一种具有与白噪声类似的自相关特性确定的码序列。GPS信号中采用了伪随机噪声编码技术，以产生码分多址（CDMA），直接序列扩频和伪距测量功能。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.11

粗/捕获码 coarse/acquisition code C/A码 C/A code

用于调制GPS卫星L1载频信号的民用伪随机码。 [GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.12

精码 precise code P码 P code

曾经用于调制GPS卫星L1和L2载频信号的伪随机码。 [GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.13

P（Y）码 P（Y）code Y码 Y code

GPS卫星用于调制L1和L2载频信号的军用伪随机码，由P码与加密码W模2相加而成。由于Y码仍然保持着P码的码速率，因此也称作P（Y）码。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.14

伪距 pseudorange

由GPS接收机测出的卫星信号传播时间而计算出的卫星与接收天线相位中心间的距离。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.15

反欺骗 anti-spoofing（A-S）

GPS卫星信号中用加密码W与P码相叠加，使之变为Y码的措施，用于精密定位服务（PPS）。只有具有解密能力的接收机才能利用精密定位服务。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.16

GPS天线相位中心 GPS antenna phase center

指GPS天线的电气中心。其理论设计应与天线的几何中心一致。 [GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.17

均方根误差 root mean square（RMS）

表明GPS观测值数据质量的参数，其值越小，数据质量越好。 [GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.18

用户距离误差 user range error（URE）

用户测量所得的伪距与至卫星真实距离的误差，用均方根值来

规定。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.19

GPS导航电文 GPS navigation message

是由GPS卫星播发给用户的描述卫星运行状态与参数的电文，包括卫星健康状况、星历、历书，卫星时钟的修正值、电离层时延模型参数等内容，以50bps速率播发。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.20

转换字 hand over word（HOW）

GPS导航电文中的转换字载有时间信息，用于在P（Y）码接收机中辅助从C/A码跟踪状态转换到P（Y）码跟踪状态。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.21

Z-计数 Z-count

GPS卫星时钟时间，在GPS导航电文中位于每个子帧的第二个转换字（HOW）之前，用29位二进制数表示，单位为，一个Z-计数为6s。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.22

协调世界时 universal time coordinated（UTC）

以世界时作为时间初始基准，以原子时作为时间单元（s）基础的标准时间。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.23

GPS时间 GPS time

俗称GPS系统时间。根据地面监控站和卫星上的原子钟的时间加权而得到的，作为GPS信号的时间基准。

[GB/T 19391-2003，定义 ] 2.1.24

GPS周数 GPS week number

是从1980年1月6日开始累计的星期数。 [GB/T 19391-2003，定义 ] 缩略语

AI 可用性指示(Availability Indicator) AODO 数据偏移龄期(Age of Data Offset) A-S 反欺骗(Anti-Spoofing) Autonav 自主导航(Autonomous Navigation) BPSK 二进制相移键控(Bi-Phase Shift Key) CPS 每秒周数(Cycles Per Second)

CRC 循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check) CS 控制段(Control Segment) DN 天数(Day Number)

EAROM 电可擦写的只读存储器(Electrically Alterable Read-Only Memory)

ECEF 地心地固坐标系(Earth-Centered Earth-Fixed) ECI 地心惯性坐标系(Earth-Centered Inertial) EOE 地球边缘(Edge-of-Earth) EOL 卫星寿命终点(End of Life)

ERD 距离偏差估计(Estimated Range Deviation)

FEC 前向纠错(Forward Error Correction)

GPS 全球定位系统(Global Positioning System) HOW 转换字(Hand-Over Word)

ICC 接口控制订约者(Interface Control Contractor) ICD 接口控制文件(Interface Control Document) ID 标识(Identification)

IODC 时钟数据龄期(Issue of Data Clock) IODE 星历数据龄期(Issue of Data Ephemeris) ISC 信号间改正(Inter-Signal Correction) LSB 最低(有效)位(Least Significant Bit) LSF 未来的闰秒(Leap Seconds Future ) L2C L2民用信号(L2 Civil-Signal ) L2CL L2民用长码(L2 Civil- Long Code) L2CM L2民用中码(L2 Civil-Moderate Code ) L2CNAV L2民用导航(L2 C Navigation) MCS 主控站(Master Control Station) MSB 最高(有效)位(Most Significant Bit) NAV 导航(Navigation)

NDUS 核探测用户段(Nudet Detection User Segment) NMCT 导航电文改正表( Navigation Message Correction Table)

NSC 非标准C/A码(Non-Standard C/A Code) NSCL 非标准L2CL码(Non-Standard L2CL-Code ) NSCM 非标准L2CM码(Non-Standard L2CM-Code )

NSY 非标准Y码(Non-Standard Y-Code)

OBCP （星、舰等）载计算程序(On-Board Computer Program) OCS 运行控制段(Operational Control Segment) PRN 伪随机噪声（码）(Pseudo-Random Noise) RF 射频(Radio Frequency ) RMS 均方根误差(Root Mean Square) SA 选择可用性(Selective Availability)

SEP 球概率误差(Spherical Error Probable) SPS 每秒符号数(Symbols Per Second) SS 空间段(Space Segment)

SV 空间飞行器（卫星）(Space Vehicle)

SVN 空间飞行器（卫星）序号(Space Vehicle Number) TBD 待定(To Be Determined)

TBS 待补充(To Be Supplied) TLM 遥测(Telemetry) TOW 周时(Time Of Week ) UE 用户设备(User Equipment)

URA 用户距离精度(User Range Accuracy) URE 用户距离误差(User Range Error ) US 用户段(User Segment)

USNO 美国海军天文台. Naval Observatory) UTC 协调世界时(Coordinated Universal Time)

WGS84 1984世界大地坐标系(World Geodetic System 1984)

WN 周数(Week Number)

WNe 扩展周数(Extended Week Number) 3 要求接口定义

如图1所示，GPS空间段(SS)和GPS导航用户段(US)之间的接口由两个射频链路组成：L1和L2。利用这些链路，GPS卫星可提供连续的覆盖全球的信号，为GPS用户提供导航所需的测距码和系统数据。具备适当装备的用户可以接收超过一定仰角的卫星信号。

GPS空间段

星载计算卫星 GPS用户段 L1 L2

接口认证

L频段链路的载波一般由一个或多个比特序列调制，每个序列通常为由伪随机噪声序列码和下行链路系统数据(即导航数据)模2和产生的复合信号。 3.2.1 测距码

三种伪随机噪声序列码及其特点为：精码(P码)为主要导航测距码；Y码用于反欺骗模式启动时替代P码；粗码(C/A码)主要是用来

捕获P码或Y码(表示为P(Y)码)。所有GPS卫星都用同样的L频段传送信号，码分多址技术能够将不同卫星加以识别和区分。这些卫星可在需要时故意发射“不正确”的C/A码和P(Y)码，以保证用户不会因为卫星参考频率系统发生故障而接收和使用异常导航信号。这两种“不正确”的码被称为非标准C/A码(NSC)和非标准Y码(NSY)。 Block II-R、IIF及其后代卫星还发送另外两个伪随机噪声序列测距码，即L2 民用中码(L2CM)和L2民用长码(L2CL)。这些卫星会在需要时故意发送“不正确”的L2CM码和L2CL码，以保证用户不会因为卫星参考频率系统发生故障而接收和使用异常导航信号。这两种“不正确”的码被称为非标准L2CM码(NSCM)和非标准L2CL码(NSCL)。GPS卫星应在接收到控制中心命令时，能启动和终止播发NSCM码和(或)NSCL码。 3.2.1.1 P码

用于第i号卫星的伪随机噪声P码，记为Pi(t)，是一个码周期长度为7d，码率为的测距码。P码序列由X1和X2两个子序列模2和产生，X1和X2码长分别为和。将X2序列选择性延迟1至37码元，即构成了X2i序列，这样，通过基码产生技术即可生成37个互异的、长度均为一周的P码序列。其中，32个P码序列已被分配用在卫星上，其余5个P码序列保留为其它用途(比如地面发送等)。这些P码序列按卫星编号(或其它用途)分配的码相位见表1。 3.2.1.2 Y码

伪随机噪声Y码通常在反欺骗模式下被激活时用以代替P码。 3.2.1.3 C/A码

用于第i号卫星的伪随机噪声C/A码，记为Gi(t)，是一个码周期长度为1ms、码率为的Gold码（简称G码）。Gi(t)序列由G1和G2i两个子序列模2和生成，G1和G2i均为码长为1023的线性序列。G码历元与P码的X1历元同步，如表1所示。将G2序列选择性延迟5至950码元即构成G2i序列，由此生成36个互异的C/A码序列。这些C/A码序列按GPS PRN号的排列见表1。

表1 码相位赋值

码相位选择码延迟位移 SV GPS ID PRN号 C/A(G2i) (X2iC/A ) P C/A码前10P码前12位位（八进制（八进制表示）表示） a2⊕6 1 2 3 4 5 6 7 1 3⊕7 2 4⊕8 3 5⊕9 4 1⊕9 5 2⊕16 0 7 1⊕8 7 139 7 1131 4344 6 18 6 1455 4355 5 17 5 1133 4377 4 8 4 1744 4333 3 7 3 1710 4222 2 6 2 1620 4000 1 5 1 1440 4444 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2⊕9 3⊕10 8 9 10 140 141 251 252 25 255 256 257 258 469 470 471 472 473 474 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 1454 1626 1504 12 1750 17 1772 1775 1776 1156 1467 1633 1715 1746 1763 4340 4342 4343 4343 4343 4343 4343 4343 4343 4343 4343 4342 4343 4343 4343 2⊕3 3⊕4 11 12 5⊕6 6⊕7 7⊕8 8⊕9 13 14 15 16 9⊕10 17 18 1⊕4 19 2⊕5 20 3⊕6 21 4⊕7 22 5⊕8 22 21 20 19 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 c23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 6⊕9 1⊕3 4⊕6 5⊕7 6⊕8 7⊕9 8⊕10 1⊕6 23 24 25 26 27 28 29 30 31 509 512 513 514 515 516 859 860 861 862 863 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 1063 1706 1743 1761 1770 1774 1127 1453 1625 1712 1745 4343 4343 4343 4343 4343 4343 4342 4343 4343 4343 4343 2⊕7 3⊕8 32 33 4⊕9 5⊕10

表1（续）码相位赋值

码相位选择码延迟位移 SV GPS ID PRN号 C/A(G2i) (X2iC/A ) P C/A码前10P码前12位位（八进制（八进制表示）表示）a 4⊕1c 34b 35 36 37b 0 34 950 947 948 950 34 35 36 37 1713 1134 1456 1713 4343 4343 4343 4343 c 1⊕7 35 2⊕8 36 4⊕10 37 c c 注：码相位的赋值是成对的，其组成包括C/A码相位和P码相位。 a 该列是用八进制表示C/A码前十位，第一个数字“1”为码片的首位“1”，后三位数字为码片的后9 位，用八进制表示。（比如：图示中伪随机信号编号为1的C/A码前十位实际为00）。 b C/A码34和C/A码37是一样的。 c 伪随机码序列的33至37保留，用于其他用途（比如：地面发射）。 3.2.1.4 L2CM码(IIR-M，IIF及后代卫星)

用于第i号卫星的伪随机噪声L2CM码，记为CM，i(t)，是码周期长度为20ms、码率为的测距码。L2CM码的历元与P码的X1历元同步。CM，i(t)为短周期线性模式序列，当计数到10230码元时重置为特定初始状态。按伪随机噪声码号分配的初始状态见表2。 3.2.1.5 L2CL码(IIR-M，IIF及后代卫星)

用于第i号卫星的伪随机噪声L2CL码，记为CL，i(t)，是码周期长度为、码率为的测距码。L2CL码的历元与P码的X1历元同步。CL，

为短周期线性序列，i(t)与CM，i(t) 序列用同样的码生成多项式产生，

当计数到767250码元时重置为特定初始状态。按伪随机噪声码号分配的初始状态见表2。

3.2.1.6 非标准码NSC，NSCM，NSCL及NSY码

用于在卫星参考频率系统出故障时保护用户（见3.2.1），因为不能为用户所用，所以本标准中不定义。

表2 码相位赋值（BlockIIR-M，BlockIIF及其后代卫星）

移位寄存器初始状态移位寄存器结束状GPS PRN（八进制） SV ID 号 L2CM L2CL L2CM a L2CL b 态（八进制） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4 5 2 2 2 0 1 3 6 6 5 0 0 5 6 1 3 0 3 3 4 1 002747144 6 0 1 3 0 1 0 6 5 0 0 1 4 001143345 3 0 6 7 0 6 0 0 5 4 3 4 5 6 2 1 1 003037343 1

表2(续) 码相位赋值（BlockIIR-M，BlockIIF及其后代卫星）

移位寄存器初始状态移位寄存器结束状GPS SV ID PRN号 L2CM L2CL L2CM a L2CL b （八进制）态（八进制） 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 001314400 0 6 6 5 0 4 0 7 0 0 1 0 7 5 0 3 0 0 3 4 5 5 000316074 4 001523662 002576207 3 1 5 5 1 006760703 7 6 3 6 2 3 0 25 26 27 28 29 30 31 32 c 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 4 0 5 2 4 7 3 0 3 6 1 3 2 0 4 3 3 4 5 6 6 1 2 7 7 3 0 7 0 0 3 0 2 5 2 2 6 2 0 0 4 6 1 1 0 1 1 0 4 3 2 3 c c c c 注：另外还有一些其它的寄存器初始状态可以用于其它信号传输，包括未来任何增加的SV。 a 短周期=10230。短周期=767250。伪随机码序列33至37保留，用于其他用途（比如：地面 b c发射）。 3.2.2 导航数据

导航数据D(t)包括卫星星历、系统时间、星钟参数、状态信息及C/A码与P码(或Y码)的转换信息等。50bps的数据先模2和到P(Y)和C/A码上，生成的比特序列再调制L1和L2载波。对一个给定的卫星，P(Y)和C/A码在L1及L2上所用的都是同一个导航数据序列D(t)。导航数据D(t)的特点和内容见附录A。

对Block IIR-M卫星，导航数据D(t)也是模2和到L2CM码上，但其数据率可根据地面命令有两种选择：50bps或50sps（由25bps的导航数据1/2比率卷积编码生成）的数据流按指令模2和到L2CM码上。生成的序列与L2CL码以时分复用方式合并，合并后的比特序列再用来调制L2载波。

在L2C信号播发之前，Block IIR-M卫星导航数据D(t)和它在L2CM码上的调制也许会有改变。

对于Block IIF及其后代卫星，L2CNAV数据Dc(t)包括星历、系统时间、星钟参数和状态信息等。Dc(t)是25bps的数据流，由1/2比率卷积编码产生，当被地面命令选择时，生成的50sps符号流模2和到L2CM码上，得到的序列与L2CL码以时分复用方式合并，合并后的比特序列再用来调制L2载波。有关L2CNAV数据Dc(t)的内容和特点见附录B。

3.2.3 L1/L2信号结构

L1链路由两个相位正交的载波分量组成，每个载波分量由各自的比特序列以BPSK方式调制。一个分量的比特序列是P(Y)和导航数据D(t)的模2和，另一个分量的比特序列是C/A码和导航数据D(t)的模2和。对于Block II/IIA 和IIR卫星，L2链路仅用这两种序列中的一种来进行BPSK调制，采用哪一种序列由地面命令选择。第三种调制方式也是由地面命令在L2频道上选择：只用P(Y)码，不含导航数据，作为调制信号。对于特定SV，发送的所有信号(载波、码和数据)都是从同一星载频率源导出的。

对于Block IIR-M卫星，L2由两个载波分量组成，一个用P(Y)码与导航数据D(t)的模2和或P(Y)码来进行BPSK调制，另一个用地面命令选择的其它四个比特序列之一进行BPSK调制。这四个可能的比特序列是：

a） b） c）

C/A码与D(t)的模2和；无数据的C/A码；

码元依次以时分复用方式合成的比特序列，由包含50bps导航数据D(t)的L2CM 码和无导航数据的L2CL码组成；码元依次以时分复用方式合成的比特序列，由包含50sps卷积编码的导航数据D(t)的L2CM和无导航数据的L2CL码组成。包含D(t)的L2CM码与L2CL码进行时分复用，速率是1023kHz。L2CM码首位与周历元的首位同步。

d）

对于Block IIF及其后代卫星，L2由两个载波分量组成，一个用P(Y)码与导航数据D(t)的模2和或P(Y)码进行BPSK调制，而另一个用地面命令选择的其它三个比特序列之一进行BPSK调制。这三个可能的比特序列是：

a） b） c）

C/A码与D(t)的模2和；无数据的C/A码；

码元依次以时分复用方式合成的比特序列，由包含Dc(t)的L2CM码和无导航数据的L2CL码组成。含50sps 符号流的L2CM码与L2CL码时分复用合并的速率是1023kHz。L2CM码首位与周历元的首位同步。

本条中所描述的码和信号的不同的配置与组合见表3。

表3 信号配置

L1 SV 同相a 正交相位a 同相a 正交相位a L2b P(Y)⊕D(t) BlockⅡ/ⅡA/ⅡR P(Y)⊕D(t) C/A⊕D(t) 或 C/A⊕D(t) 未应用 L2CM⊕D(t)及L2CL 或 P(Y)⊕D(t) L2CM⊕D'(t)BlockⅡR-M cP(Y)⊕D(t) C/A⊕D(t) 或 P(Y) 及L2CL 或 C/A⊕D(t) 或 C/A L2CM⊕Dc(t)及L2CL P(Y)⊕D(t) 或 BlockⅡF P(Y)⊕D(t) C/A⊕D(t) 或 C/A⊕D(t) P(Y) 或 C/A 注1：该表仅定义了3.2.3中的L1/L2信号部分，并不是指所有的L1/L2信号。注2：需要指出的是，在导航电文中没有标志或比特位用来直接表示L2C信号上播发哪种信号。 ⊕=“异或”（模2和）； D(t)= 速率为50bps的导航数据； D '(t)= 速率为25bps的导航数据，通过FEC编码生成50sps； Dc(t)= 速率为25bps的L2CNAV数据，通过FEC编码生成50sps。 a 术语同步相位和正交相位仅用来指明两个载波分量之间的关系（比如：相差90°）。 b 组成L2的两个载波分量可以没有正交关系，它们可以使用相同的相位广播（见3.3.1.5）。 c 见3.2.2中BlockⅡR-M L2C信号。接口要求 3.3.1 复合信号

以下内容定义了L波段复合信号的特征。 3.3.1.1 频率设计

L波段信号在以L1和L2为中心、带宽为的频段内。L1和L2载波信号应从同一星载频率源导出。对于地面观测，实际接收到的频率为。星上观测的载波频率和钟频与地面所观测的有偏差，则星上应对相对论效应进行补偿。钟频偏率 △f/f=×10-10，相当于P码的码率偏差△f=×10-3Hz，即。正常情况下，L1和L2各自的载波频率应分别为和。 3.3.1.2 相关性损耗

相关性损耗定义为在带宽内接收到的卫星信号功率与同样带宽理想相关器能恢复的功率之差。在L1和L2频道上，当载波被P(Y)码和导航数据流加在一起调制时，相关性损耗最大。在这种情况下，相关性损耗分配如下：

a) SV调制不完善时，相关性损耗为；

b) 理想用户接收机波形失真时，相关性损耗为(由滤波器造成) 。

3.3.1.3 载波相位噪声

未调制载波的相位噪声谱密度通过10Hz单边噪声带宽的锁相环

跟踪，跟踪精度应达到（RMS）。 3.3.1.4 杂散抑制

在 L1和L2所分配的带宽内，带内杂散应低于未调制载波40dB。 3.3.1.5 相位正交

L1的两个载波分量分别由两个比特序列 (即C/A码⊕数据和P(Y)码⊕数据) 调制，相位正交(误差范围±100mrad)，其中C/A码信号滞后P信号90°。定义Pi(t)等于0时的P码载波相位为“0相位角”，P码和C/A码发生器的输出应按以下方式控制各自信号相位：当Pi(t)等于1时，P载波发生180°反转；当Gi(t)等于1时，C/A载波超前90°；当Gi(t)等于0时，C/A载波滞后90°(即当Gi(t)变化时，C/A码发生180°的反转)。复合后发送信号的相位取决于两个调制信号的二进制状态，如表4所示。

对Block IIR-M、IIF及其后代卫星，L2的两个载波分量的相位可以同上文描述的L1一样是正交关系。但L2民用信号载波分量是由3.2.3所述的三种(Block IIF)或四种(Block IIR-M)比特序列之一来调制。L2的两个载波分量也可以相位相同。最终合成的传输信号相位取决于调制信号的二进制状态、信号强度比率以及载波的两个分量相位的正交关系。这些考虑之外的Block IIR-M和Block IIF及其后代卫星所用的其它载波分量，将使复合传输信号相位关系超出表4中所列范围。

表4 L1发射信号合成相位b（仅限于BlockⅡ/BlockⅡA和BlockⅡR）

码状态正常的L1合成信号相位a P C/A 0° 0 0 ° ° 180° 1 0 1 0 1 1 a 相对于0码状态，角度超前为正，角度滞后为负。 b L1的两个载波分量功率相差3dB。对于Block IIF卫星，当选择使用C/A码时，它与P(Y)码信号在L1和L2的相互串扰不能超过-20dB。串扰是指相对于期望参考信号的非期望信号相对强度。 3.3.1.6 用户收到的信号强度

SV提供的L1和L2导航信号强度应该接近EOL（最坏情况下），也能达到表5所列的最低指标。最低信号强度是在近地安置的3dBi线性极化天线的输出端，当卫星仰角为5°以上时，在最差方位测得。接收到的信号强度是在3.3.1.1定义的频段内观测所得。

Block IIF卫星提供的L1和L2信号应有以下特性：L1的偏轴功率增益从EOE到天底不减少2dB以上，从EOE到偏离天底20°不减少10dB以上，从EOE到偏离天底23°不减少18dB以上。L2的偏轴功率增益从EOE到天底不减少2dB以上，从EOE到偏离天底23°不减少10dB以上，在EOE和偏离天底±23°之间功率应单调递减。

其它相关数据见4.8.1。

表5 可接收到的最小射频信号强度

信号 SV型号频道 P（Y） C/A 或L2C L1 II / II A/ II R L2 或 L1 II R-M/ II F L2 3.3.1.7 设备群延迟

设备群延迟定义为卫星发送的L波段输出信号(于天线相位中心测得)和星载频率源之间的延迟，该延迟由偏量部分和不确定部分组成。由于偏量部分包含在导航数据中的星钟改正数内，可在用户计算系统时时得以解决(见A.2.3.3.和B..3)。群延迟的不确定部分(变化量)及其在L1和L2的差值定义如下。 3.3.1. 群延迟不确定性

有效群延迟不确定性应不超过(2σ)。 3.3.1. L1和L2 群延迟之差

L1和L2 群延迟之差(即L1P(Y)和L2P(Y)、L1P(Y)和L2C)，由随机变量和偏量两部分组成。平均差被定义为偏量部分，可正可负。对于一个给定的导航载荷冗余配置，平均差延迟量的绝对值不能超

过，延迟的随机量部分应不超过(2σ)。偏量部分的改正由导航电文中的指定参数TGD(见A.2.3.3.和信号间修正ISC(见B..3)提供给用户。

3.3.1.8 信号一致性

对一个特定的SV来说，发送信号应由星载同一标准频率源相关导出。所有数字信号的时钟应与P码的PRN转换保持一致，且信号速度与P信号转换速度一致。在L1频道上，两种调制信号L1P(Y)和L1C/A(即分别含有P(Y)码和C/A码的两种信号)的数据转换，数据转换的平均时间差应不超过10ns。 3.3.1.9 信号极化

发射信号为右旋圆极化(RHCP)。在天线仰角±°的范围内，Block II/IIA卫星的L1轴比不能差于；Block IIR/IIR-M/IIF卫星的L1轴比不能差于；Block II/IIA卫星的L2轴比不能差于；Block IIR/IIR-M/IIF卫星的L2轴比不能差于。 3.3.2 PRN编码特性

P、L2CM、L2CL和C/A 码的特性，按它们的结构和生成方法定义如下。图2是一个简化的生成 Pi(t)码和 Gi(t)码的框图 (分别被称为P码和C/A码)，以及这些码与50bps D(t)比特序列的模2和，合成后的比特序列用于调制L波段载波。

图2 P、C/A编码和调制信号发生器

3.3.2.1 编码结构

Pi(t)(P码)由两个PRN码（X1(t)和X2(t-iT)）模2和产生，其中T是一个P码元周期，等于×107s，i是从1到37的整数，这样可以利用相同的基码发生器产生37个各不相同的P码相位(见表1)。 Gi(t)(C/A码)由G1和G2i两个1023位线性码模2和产生。G2i序列可选择延迟整数位个码元，从而产生36个各不相同的G(t)码(见表1)。

CM,i(t)(L2CM码)为线性结构，当计数到10230码元时重置为特定初始状态。不同的初始状态用于产生不同的CM,i(t) (见表2)。 CL,i(t)(L2CL码)为线性结构，但有一个更长的767250码元的重置周期，不同的初始状态用于产生不同的CL,i(t) (见表2)。对于一个特定的SV，两种不同的初始状态用于产生不同的CL,i(t)和CM,i(t)结构。 3.3.2.2 P码的产生

每个Pi(t)结构是由两个时钟为的序列X1和X2i模2和产生，X1本身由X1A和X1B两个12级寄存器模2和产生，各自的短周期分别为4092码元和4093码元。当X1A短周期计数到3750时，X1历元产生。在个X1码元产生后，X1历元每触发一次。以移位寄存器的输入为参考，X1A和X1B的生成多项式表达如下：

X1A

1+X6+X8+X11+X12 …………………………(1) X1B

1+X+X+X5+X8+X9+X10+X11+X12 …………………………(2)

：：

以移位寄存器的输入为参考，部分移位寄存器的抽头与相应的多项式幂数的关系如图3～图6中所示。

图3 X1A移位寄存器发生器配置

阶数初始状图4 X1B移位寄存器发生器配置

抽头号

初始状抽头号

图5 X2A移位寄存器发生器配置

阶数初始状图6 X2B移位寄存器发生器配置

每一级发生器的状态可被表示成一个码向量字，用于按如下方

式描述每一个寄存器的二进制序列常量：

a) 向量由每一级寄存器的二进制状态组成；

b) 第12级的值出现在左边，余下的按阶数降序排列； c) 移位方向从低到高，第12级为当前输出。这种码向量约定方式描述了当前的输出

和将要输出的11种序列，按照这种方式，在每一个X1历元，X1A移位寄存器初

始化为码向量0000，X1B移位寄存器初始化为码向量0。X1A序列和X1B序列的首码在X1任意周期的第一码元间隔内同时触发。为了在X1内X1A的后续周期使X1B序列超前X1A，这些序列4095码元的自然周期被截短。丢掉X1A序列4095码元的后三个(001)，重新初始化X1A移位寄存器，即产生一个4092码元周期的序列。丢掉X1B序列4095码元的后两个(01)，重新初始化X1B移位寄存器，即产生一个4093码元序列。因此，在X1阶段X1A每过一个周期，X1B序列的相位就相对X1A滞后一个码元。

X1周期定义为3750个X1A周(15,345,000码元)，不是X1B周期的整数倍。为兼容这种情况，X1B移位寄存器在最后时刻，即第3749周的第4093码元，将保持其状态直到X1A移位寄存器完成它的第3750周(共多出343个码元)。完成第3750个X1A周后建立下一个X1历元，X1A和X1B移位寄存器在新一周X1开始时同时被初始化。第一个X2序列产生后，将其延迟i(i为1到37的整数)个码元，即生成了X2i。每一个X2i序列再与X1序列模2和，由此产生37个各不相同的P(t)序列。

X2A和X2B移位寄存器，用于产生X2，工作方式类似于X1A和X1B寄存器。它们为短周期循环，X2A的循环周期为4092码元，X2B的循环周期为4093码元，所以，它们和X1移位寄存器有相同的相对前行速率。X2A历元计数到3750周，X2B保留在3749周的最后状态，直到X2A完成其第3750周。以移位寄存器输入为参考，X2A和X2B的多项式表达如下：

X2A：

13457101112

1+X+X+X+X+X+X+X+X+X+X ………………………(3) X2B

：

X2+X3+X4+X8+X9+X12 ………………………(4)

(X2A的初始向量为，X2B的初始向量为0。)

为了使X2A和X2B历元超前X1A和X1B历元，X2的周期比X1长37码元。当X2A在其第3750周而X2B在其第3749周的最后状态时，延迟37个码元时间后再转换到它们各自的初始状态。

GPS周开始时，X1A、X1B、X2A、X2B移位寄存器都被初始化以产生该周的首位码元。移位寄存器相对于X1A的前行一直持续到该GPS周的最后一个X1A。在这个特定的X1A阶段，X1B、X2A、X2B保持它们的最后状态，直到X1A周期完成(见表6)。到达该点时，四个移位寄存器被初始化并提供新的周期的首位码元。

P码发生器的工作原理见图7。信号时序见图8，周末重置时间和最后的码向量状态分别见表6和表7。

图7 P码发生器

图8 P码信号时序

表6 P码重置计时

P码重置计时（ 7d制周期的最后400μs ）码元 XIA码 XIB码 X2A码 X2B码 1 345 1070 967 · · · · · · · · · · · · 3023 3367 4092 30 · · · · 时间 · · · · · · · · 3127 3471 4092 4093 · · · · · · · · · · · · 3749 4093 4092 4093 · · · · · · · · · · · · 4092a 4093 4092 4093 a 一周的最后一个码元。

表7 最终码向量状态

紧接历元的第一个码码码元序号向量状态向量状态 4091 X1A 4092 0000 0000 4092 X1B 4093 0 0010 4091 X2A 4092 4092 X2B 4093 0001 0 0010 注：每个序列的第一个码元是输出比特流，其开始序列值和历元同时产生。 3.3.2.3 C/A码的产生

每个Gi(t)序列是一个1023bit的Gold码，由两个1023bit的线性序列G1和G2i模2和产生。G2i序列实际上通过延迟G2序列形成，延迟范围为5～590个整数码元。G1和G2序列由10位移位寄存器生成，以移位寄存器输入为参考，X2A和X2B的生成多项式表达如下（见图9和图10）： G1：

X3+X10 ……………………………(5) G2： 1+ X9+X10 ……………………………(6)

X2+

X3+

X6+

1+ X8+

G1和G2序列的初始化向量为11，G1和G2移位寄存器在P码的X1历元被初始化。G1和G2寄存器以为频率进行计时，该频率由的P码时钟导出。X1历元的初始化与的时钟同步，以确保C/A码和P码的第一个码元同时开始。

G2i序列通过延迟G2序列形成，它实际上是把G2移位寄存器的两级输出进行模2和（见图11）。共有36种可能的组合可供选择，每一种组合都分别对应于一个不同的P码。表1包含所选择的G2移位寄存器抽头列表和与其对应的P码X2i及PRN序号，并列出了每个PRN码的前若干位。与C/A码相关的计时关系见图12。

图9 G1移位寄存器发生器装置

图10 G2移位寄存器发生器装置

图11 C/A码发生

图12 C/A码的相关计时关系 3.3.2.4 L2CM和L2CL码的产生

每个CM,i(t)码型（L2CM码）和每个CL,i(t)码型（L2CL码）均由相同的时钟速率为的码发生器生成。每种码型都是用一个指定的初始状态进行初始化（见表2），CM,i(t)码型在10230码元之后被重置（与之对应的编码周期为20ms)，CL,i(t)码型在767250码元之后被重置（与之对应的编码周期为），L2CM 和L2CL移位寄存器在P码的X1历元被初始化。L2CM码的第一个码元与每周的开始/结束时刻

同步。与L2CM 和L2CL码相关的定时关系见图13。

L2CM 和L2CL码使用的生成多项式最高阶为27次，表示为71（8进制）。L2CM 和L2CL码生成器在图14中用模块化的移位寄存器进行了描述。

图13 L2CM-L2CL码的相关定时关系

延迟数输出

图14 L2CM/L2CL移位寄存器配置 3.3.3 导航数据

导航数据D(t)和L2CNAV数据Dc(t)的内容和格式，见附录A和附录B。

3.3.3.1 导航数据调制

Block IIF卫星的L2 CNAV数据Dc(t)以1/2比率进行编码，因

此符号率为50sps，生成的符号序列随后以模2和的方式加到L2CM码上。Block IIR-M卫星接到地面命令时，导航数据D(t)以1/2比率进行编码，随后用来调制L2CM码。但是，此种情况下D(t)的数据速率将是25bps，相应的符号率为50sps。

L2CNAV数据Dc(t) 以1/2比率的卷积码形式进行前向纠错编码（FEC）。对Block IIR-M卫星来说，导航数据D(t)可选择性进行卷积编码，符号速率是50sps。卷积编码限定长度为7，逻辑图见图15。G1符号作为一个40ms数据位周期的前一半首先输出。

SV广播的12s的导航电文与SV的P(Y)码X1时刻的每第8位保持同步。然而，导航电文的FEC编码是连续的，与电文边界无关（如图15所示，移位寄存器中每段新的导航电文前均有6bits的前一时刻的导航电文）。由于FEC编码对连续电文卷积，所以要定义哪一个传输符号位与SV时间同步，如下所述：包含导航电文首比特信息的第一个符号的起始时刻应与每第8个X1时刻同步（以每周的开始/结束时间为基准）。用户的卷积解码器将会有一个固定的延迟，这取决于他们各自的算法（通常是5个长度，即35bit），因此为了从接收的信号中确定系统时间，应对该延迟作补偿。这种卷积解码延迟以及数据包传送起始时刻与SV时间之间的关系见图16。 3.3.4 GPS时间和卫星Z-计数

GPS时间由控制段建立。它以UTC为参照，零点时刻为1980年1月5日午夜，即1980年1月6日零点。表述GPS时间的最大单位为周，即604,800s。GPS时间可能与UTC时间不同，因为GPS时间是连续的均匀时，而UTC是非均匀时，因此通过跳秒来实现两种时间系统的同步。UTC和GPS时间之间有一个固有的但有界限的偏移，OCS控制GPS时间，使其与UTC相差在1μs以内（小于1秒部分）。导航数据中包含使GPS时间校正到UTC的必要数据。在传送更新期间，这项数据的精度应使GPS时间对UTC（USNO）的修正精度在90ns以内。由于该数据由CS生成，因此如果因为某种原因CS不能上传数据到SV上，其精度将下降。此时，即使UTC时间不再可用，但对用户来说GPS/UTC之间的相对精度也足够了。距离误差分量（如SV钟和位置误差）是GPS时间传送误差的一部分，在正常工作情况下，其与SV的97ns已知偏差保持一致。传播延迟误差和接收设备误差也将在时间传送偏差中考虑。

在每个SV中，P码的X1时刻提供一个合适的单元以便精确计算和传送时间。用这种方式表述的时间叫做Z-计数，它是占有29比特的二进制数且包含两部分：

Z-计数的后19比特所表示的二进制数称作周时（TOW），它等于自从上周转换以来已经过去的X1历元数。该数会被截短以便周时（TOW）的范围在0到403199个X1时刻，并会在每周的结束被重置为“0”。TOW的零状态定义为当前周的X1开始时刻。这个X1时刻大概发生在每周六的午夜即周日的凌晨，该午夜时刻被定义为UTC的0000h（格林威治时）。经过这些年，该“0状态时刻”大约和UTC的0000h相差几秒，因为UTC是周期性的被相差秒数所校正，而TOW数是连续的没有这样的校正。为了帮助快速地锁定P码信号，一个被截短的包括最低17比特的TOW数被包含在L波段子帧数据流的转换字中；实际TOW计数和它的截短HOW形式见图17。

Z-计数的高10比特是一个分配给当前GPS周的、顺序数模1024后的二进制表示。其范围是从0到1023，它的零状态时刻被定义为GPS零周数，其后是1024的整数倍周数（如1024、2048等）。

图15 卷积编码器

图16 卷积码传输/译码时序关系

注1：为了帮助快速锁定，每个子帧的转换字（HOW）都包含一个截短的周数（TOW）。注2：转换字（HOW）是每个子帧的第二个字。

注3：转换字中的TOW计数包含了下一子帧开始的实际的TOW计数的17bit最高有效位（MSBs）。注4：为了将转换字中的TOW数转化为下一子帧开始的实际TOW数，需要乘以4。

注5：第一个子帧起始时刻和每周的开始/结束时刻同步。图17 HOW消息的时间线性关系 4 注释用户距离精度

用户距离精确度（URA）是由SV导致的测距精度统计值，是卫星导航数据中表示用户测距误差一倍标准差的估计值。它包括空间段和控制段产生的各种误差，但不包括用户段和传输介质所引起的任何误差。尽管URA在一个指定子帧的有效期间内有所不同，在导航电文中所给出的URA索引值和有效期间内的预期URA的最大值是一致的。

SV型号（Block）定义 4.2.1 研发型SV

由RockWell国际公司研发的第一批用于概念验证的卫星，编号（SVNs）为1～11，被称作“Block I”型SV。这些SV在不联系CS的情况下可提供3d～4d的定位服务，它们传送一种000的配置码。当前在GPS卫星星座中不再有可用的“Block I”型SV，最后一颗“Block I”型SV在1995年退役。 4.2.2 应用型SV

应用型卫星包括BlockⅡ、BlockⅡA、BlockⅡR、BlockⅡR-M和BlockⅡF型SV。这些SV的特性如下：其运行模式和定位精确度见4.8.2至，其传送配置码见A..6。导航电文中不提供对传送SV类型的直接描述。 4.2.2.1 BlockⅡ型SV

由RockWell国际公司所研制的第一代全天候应用型卫星，编号为13-21，被称作BlockⅡ型SV。这些SV设计在不联系CS情况下可提供14d的定位服务。 4.2.2.2 BlockⅡA型SV

由RockWell国际公司所研制的第二代全天候应用型卫星，编号为22～40，被称作BlockⅡA型SV。这些SV设计在不联系CS情况下可提供180d的定位服务。 4.2.2.3 BlockⅡR型SV

由Martin Marietta公司所研制的补给应用型卫星，编号为41～61，被称作BlockⅡR型SV。当该类SV工作在BlockⅡA模式下时，在不联系CS的情况下它们至少可提供14d的定位服务；当工作在自主导航模式下时，在不联系CS的情况下它们至少可提供180d的定位服务。

4.2.2.4 BlockⅡR-M型SV

由Lockheed Martin公司所研制的补给应用型卫星的一部分，也是BlockⅡR的改进型，被称作BlockⅡR-M型SV。

4.2.2.5 BlockⅡF型SV

由Boeing公司所研制的补给应用型卫星，编号为62～73，被称作BlockⅡF型SV。这也是第一批传送L5民用信号的应用型SV。应用区间定义

下面定义3种应用区间，用来描述从SV接收上次上载的导航数据以来随着时间推进所引起的接口定义的不同。 4.3.1 正常运行模式

当拟合间隔标志为0时，SV采用的是普通操作。 4.3.2 短期扩展运行模式

当拟合间隔标志是1且IODE不到240时，SV采用的是短期扩展操作。

4.3.3 长期扩展运行模式

当拟合间隔标志是1且IODE处在240至255之间时，SV采用的是长期扩展操作。 GPS周数

GPS周计数系统从零周开始，零周被定义为X1时刻开始的那周，即1980年1月5日午夜（1980年1月6日零点）。GPS周在每周的临界时刻增1，且从不被重置为0。用户应知道：包含在导航电文中的周数也许不是全部的GPS周数。日历年

日历年计数器使用的历年为公元年数。 GPS天

历年计数器使用的GPS天为57600个X1历元。GPS天的开始等于UTC天的开始减去UTC天的UTC-GPS校正值。 L5民用信号

L5是GPS的下行链路信号，其载波频率为。只有在BlockⅡF型及其后续型号的SV上才有L5信号，其特性在其它接口控制文件中描述。

注释

4.8.1 接收信号

能保证的最小用户接收信号强度在3.3.1.6中定义。作为附加内容，图18给出一个例子，描述了地面用户接收的来自BlockⅡ/ⅡA/ⅡR型SV的 L1及L2最低信号强度，及其随卫星仰角的变化。

图18 用户接收最低信号电平差异（以BlockⅡ/ⅡA/ⅡR型为例）更高的接收信号强度可能由各种因素引起，如SV姿态误差、天线相位中心校准误差、由于温度变化、电压变化和功率放大器变化引起的发射机输出功率变化，以及大气传播路径损耗的差异。由于这些因素，对BlockⅡ/ⅡA/ⅡR来说，其L1频道的P(Y)和C/A分量的最大接收信号强度分别不会超过和，而L2频道的两个分量均不会超过 dBW。对BlockⅡR-M和ⅡF型SV来说，其L1频道的P(Y)和C/A

分量的最大接收信号强度不会超过和，L2频道与L1频道相同。另外，由于BlockⅡR-M和F型SV的可编程功率输出，在特定的运行情况下，BlockⅡR-M和ⅡF型SV的单个信号分量也许会超过前面所述的最大值，但最大不会超过-150 dBW。

4.8.2 扩展导航模式（BlockⅡ/ BlockⅡA）

BlockⅡ和 BlockⅡA型SV能够通过CS上载182d的导航数据，以支持180d的定位服务。由于内存保留，BlockⅡ也许不能正确传送整个180d的数据，但能够保证正确传送14d的数据以确保短期扩展操作。在正常情况下，CS将提供每日的上载数据给每个SV，这些数据能允许SV保持如4.3.1及本标准所述的正常操作模式。在正常操作模式下，SV的用户距离误差应能支持16m的定位精度（SEP）。另外，历书数据、UTC参数和电离层数据会被保持更新以满足所需的精度。

如果CS不能够上载数据到SV上（比如CS不可用，或SV不能接收并处理上载数据），每个SV将各自切换到短期扩展操作模式，最后到长期扩展操作模式（基于上次SV的数据上载时间），见4.3.2和，在后文中有进一步描述。上载后经过这3个操作间隔，SV的用户距离误差将增加，同时引起定位服务精确度下降。在短期扩展操作间隔附近，精度下降的速率较慢，以致在该期间的末尾（大概上载14d后）US将能够获得425m的定位精度（SEP）。在长期扩展运行模式期间，精度下降的速率增加，以致在上载180d后，定位误差将增加到10km（SEP）。在这些间隔中，URA将继续提供用户距离误差的适当估计值。

在短期和长期扩展模式期间（大概上载后第2d～182d），历书数据、UTC参数和电离层保存数据将不会被更新，其精度将逐渐下降。 4.8.3 BlockⅡA模式（BlockⅡR/ BlockⅡR-M）

当工作在BlockⅡA模式下时，BlockⅡR/ⅡR-M系列和BlockⅡA型SV工作类似，在不联系CS的情况下，能提供至少14d的定位服务。

4.8.4 自主导航模式

BlockⅡR/ⅡR-M和BlockⅡF型SV，和足够数目的别的BlockⅡR/ⅡR-M或BlockⅡF型SV一起，当接收到 CS命令后，工作在自主导航模式。通过星间测距、数据通讯和用以更新CS上载数据的星载处理系统，卫星星座中的每个BlockⅡR/ⅡR-M/ⅡF型SV都可决定它自己的星历和时钟校正参数。在自主导航模式下，BlockⅡR/ⅡR-M/ⅡF型SV将保持4.3.1及本标准后续所述的正常操

作，并且其用户距离误差低于维持BlockⅡR/ⅡR-M所需要的16m精度水平（SEP）。如果CS不能够上载数据到SV上，BlockⅡR/ⅡR-M能维持自从上次上载后180d的正常操作，BlockⅡF型SV将维持至少60d的正常操作。

在自主导航模式下，历书数据、UTC参数和电离层数据仍然会由CS计算和保存，必要时上载到SV上。如果CS不能够上载到SV，历书数据、UTC参数和电离层数据不会被更新，其精度将随着上次上载以来的时间逐渐下降。

附录A

(规范性附录)

GPS导航数据D(t)的数据结构范围

本附录描述了标记为D(t)的特定的GPS导航数据结构。当D(t)作为导航数据的一部分传输时，其特定的数据结构应由数据ID号2来标识，表示为两位二进制数01。要求

A.2.1 数据特征

数据流应由卫星在L1和L2频道以50bps的速率传输。另外，根据地面指令，Block IIR-M卫星应在L2CM频道以25bps的速率传输数据，通过FEC编码，最终符号率为50sps。 A.2.2 电文结构

如图所示，电文结构采用1500bit的基本帧格式，每帧由5个子帧组成，每个子帧占300bit。子帧4和子帧5应各自变换25次，

使一个完整的数据信息在25帧中完成传输。子帧4和子帧5的这25个版本被称作1页至25页。每个子帧应包括10个字，每个字长30bit；所有字的MSB应最先被传输。

每个子帧和/或子帧的页应包含一个遥测字（TLM）和一个转换字（HOW），均由卫星生成，并将TLM/HOW作为一对同时开始传输。TLM应最先传输，然后马上传HOW，HOW后跟着8个数据字。每帧中的每个字应包含校验位，见A.2.5。

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。

*** 保留位。

图子帧1的数据格式

注1：P = 6个奇偶位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。图子帧2的数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。图子帧3的数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23页和第24位为保留位。

注4：子帧4的第2页至第10页与子帧5的第1页至第24页格式相同。

图子帧5第1页～第24页的数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。 ** 见A.2.3.5.。

*** 保留位。

图子帧5第25页数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。 ** 系统保留。 *** 保留位。

图子帧4第1页、第6页、第11页、第16页及第21页的数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。 ** 系统保留。 *** 保留位。

图子帧4第12页、第19页、第20页、第22页、第23页及第24

页的数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。 ** 系统保留。 *** 保留位。

图子帧4第18页的数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。 ** 系统保留。

*** 保留位。

图子帧4第25页的数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。图子帧4第13页的数据格式

注1：P = 6个校验位。

注2：t = 用于校验计算的2个非信息位(见A.2.5)。注3：C = TLM的第23位和第24位为保留位。

** 第14页和第15页中字3到字10的标记部分被留做系统使用，

而第17页中的相同部分按照章节 A.2.3.5.被保留作专用信息。

图子帧4第14页、第15页及第17页的数据格式

Block II 和IIA卫星设计有足够的存储空间，可存储182d的上载导航数据。然而，卫星的存储保存时间决定了数据传输的持续时间。在Block IIA模式，Block IIR卫星可以存储182d的上载导航数据；为存储210d的CS数据，需要在自主导航模式下，由卫星生成导航数据。当卫星不能有效控制或不能从星载计算机内存中正确获取数据时，将在字3至字10交替发送“0”和“1”以代替正常导航数据。以下特殊情况采用上述默认操作：

a) b)

受影响的字的校验失效；

字10的最末两位为0（允许随后的子帧校验位有效，见A.2.5）；缺失数据元素时，只对直接相关的子帧作此处理；

如果控制失效，所有子帧都采用默认操作，在HOW中（见A.2.3.2）所有子帧指示位ID=1（只针对Block II/IIA）（例如，ID码为001）(Block IIR/IIR-M 和IIF会对所有子帧的ID作出适当指示)。

c) d)

卫星内存或数据上载中出现的某些控制错误，将导致卫星传输NSC或NSY，这些都被用户段（US）排除出正常使用范围。当有一组有效数据可用时，卫星重新开始传输正常的导航数据。

虽然Block II 卫星可接收182d的导航数据,但卫星的存储功能在设计时只能保证存储14d。因此，Block II卫星的存储器在重复进行写操作后可能在长期扩展运行模式时出错。在存储出现故障的时候，卫星会在字3到字10交替传输“0”和“1”。 Block IIA卫星也可接收182d的导航上载数据。这些卫星的EAROM存储设计保证180d有效。

Block IIR/IIR-M卫星在设计中考虑存储器要保存数据达到210d。

Block IIF卫星存储能力要保证90d。

尽管卫星的数据内容在上载过程中暂时减少，但有效导航数据的传输是连续的。特定卫星的数据存储容量可能会因为部分存储器故障而减少。 A.2.3 信息内容

TLM 字和HOW字的格式和内容，以及每个子帧/页的字3到字10的内容将在下面介绍。子帧/页的时序将在A.2.4中描述。 A.2.3.1 遥测字(TLM)

每个TLM字长为30bit，TLM字在数据帧中每6s出现一次，为每个子帧/页的第一个字, 其格式如图所示,第1位首先传输。每个TLM字以一个标志位开始，接着是TLM信息，2个保留位和6个校验位。TLM信息包含CS和授权用户所需的内容,在SS/CS相关文件中描述。

A.2.3.2 转换字（HOW）

HOW字长为30bit，为每个子帧中的第2个字，紧跟TLM字。HOW字在数据帧中每6s出现一次。HOW的格式及内容如图所示，MSB首先发送。HOW以TOW计数的高17位开始（整个TOW包含29位Z-计数器的低19位）。这17位在X1历元与TOW计数相一致，这个时刻出现在下一个子帧的开始端（上升沿）（见3.3.4）。

图 TLM和HOW格式

第18位为“预警”标志位。当标志位为1（第18位=“1”）时，表示未授权用户的SV URA可能差于子帧1中所指示的值，用户将自己承担风险。

第19位为A-S标志，第19位为1表明该卫星工作在“A-S”模式。

HOW的第20、21、22位提供该HOW所属子帧的ID，其编码如下：子帧 ID 1 001 2 010 3 011

4 100 5 101 A.2.3.3 子帧1

以下内容给出了子帧1中字3到字10的定义，以及算法和使用数据的相关资料。

A.2.3.3.1 子帧1的内容

子帧1中从字3到字10每一个都包含六个校验位作为它们的LSB；字10的第23、24位为两个非信息位，用于校验。字3到字10的其它190位应包含时钟参数和下文描述的其他参数。

时钟参数描述了在有效期内的卫星时钟修正系数。在有效期内该参数有效，并且在下一组数据开始后的一段时间内仍保持有效。子帧、页、数据组的时序关系见A.2.4。 A.2.3.3. 传输周数

字3的高十位为29位Z-计数的高十位。在数据组传输开始时，这十位是用二进制形式表示的当前GPS周数模1024的值（见3.3.4 b））。在周历元的每个始末，GPS周数增加。对处于长期扩展运行模式的Block II卫星，从开始上载后大约28d起，传输的周数可能与实际的GPS周数产生偏差，这是由于曲线插值间隔跨越周的边界所造成的。

A.2.3.3. L2频道测距码

字3的第11、12位表明L2频道哪一种测距码有效： 00=保留； 01=P码有效； 10=C/A码有效。 A.2.3.3. 卫星精度

字3的第13到16位给出了非授权用户的卫星URA指数（见），URA指数是从0到15的整数，与卫星的URA有如下关系：

URA指数 URA（m）

0 ＜URA≤

1 ＜URA≤ 2 ＜URA≤ 3 ＜URA≤ 4 ＜URA≤ 5 ＜URA≤ 6 ＜URA≤ 7 ＜URA≤ 8 ＜URA≤ 9 ＜URA≤ 10 ＜URA≤ 11 ＜URA≤ 12 ＜URA≤ 13 ＜URA≤ 14 ＜URA≤

15 ＜URA（或没有预测精确度，非授权用户自己承担

风险）

对于每一个URA指数（N），用户可以计算出一个URA理论值（X）：如果N＜6，则X=2(1+N/2)；

注：当N=1、3、5时, X相应近似为、和。如果6≤N＜15，则X=2(N-2)；

如果N=15，则表明没有预测精度，非授权用户自己承担风险。

A.2.3.3. 卫星健康状况

字3的第17至22位给出了传输卫星的六位健康状况指示，表示导航数据的总体状况，其中：

0=所有导航数据均正常； 1=某些或全部导航数据错误。

低五位指示为信号的状况，与A.2.3.5.给出的代码一致。状况指示是相对于每颗卫星的设计功能而言的，因此，如果在设计中没有包含某项功能，或者如果从用户的角度将卫星配置为某种模式时不需要该功能，则没有该功能的卫星状况仍将标示为“健康”。附加的卫星状态数据在子帧4和子帧5中给出。由于更新时间的差异，子帧1中的数据可能与其它卫星的子帧4和子帧5中的数据不同。

A.2.3.3. 时钟数据龄期（IODC）

子帧1中字3的第23、24位为十位IODC的高两位；子帧1中字8的1至8位为IODC的低八位。IODC给出数据组的发布号，从而为用户检测任何校正参数的变化提供了一种方便的方法。IODC的以及IODC和IODE之间的关系在A.2.4.4中定义。

短期和长期扩展运行模式：当拟合间隔标记表明匹配间隔大于4h，IODC可用来确定实际的数据组拟合间隔（见A.2.4.4）。 A.2.3.3. L2 P码数据标志

当字4的第一位为“1”，表明L2频道的P码导航数据流被指令关闭。

A.2.3.3. 群延迟差估计

对只使用L1或L2的用户，字7的第17位至第24位包含L1-L2校正项（TGD），相关算法见A.2.3.3.3。 A.2.3.3. 卫星时钟校正

字8的第9位至第24位，字9的第1位至第24位，字10的第1位至第22位包含了用户所需的卫星时钟校正参数（toc、af2、af1、af0），相关算法见A.2.3.3.3。 A.2.3.3.2 子帧1的参数特性

没有在A.2.3.3.1中定义的参数特性（位数、比例因子、范围

和单位）见表。

A.2.3.3.3 子帧1数据的用户算法

a）允许用户校正从卫星上接收到的码相位时间，包括卫星码相

位偏移及相对论影响；

b）允许单频（L1

或L2）用户对卫星的群延迟差进行补偿（由于

时钟参数已经包含了

该种影响，双频用户不需要该校正）；

c）允许双频（L1

和L2）用户对因电离层影响而造成的传播群延时进行校正（单频用

户采用A.2.3.5.中的方法进行电离层校正）。

表子帧1参数

参数比特数b 比例因子(LSB) 有效范围c 单位 L2测距码 2 1 Discertes 周数 10 1 周 L2 P码数据标1 识 1 Discertes SV 精度 4 604，784 SV 健康状况 6 1 Discertes TGD 8a 2-31 s IODC 10 Toc 16 24 s af2 8a 2-55 s/s2 af1 16a 2-43 s/s af0 22a 2-31 s a 此参数用二进制补码表示，MSB为符号位（+或-）。子帧中完整的位分配，见图。 bc 除非在此栏中另有说明，否则参数的有效范围是所给定的位与比例因子共同确定的最大范围。 A.2.3.3. 卫星时钟校正用户算法

下面定义的公式用于用户确定所用卫星在数据传输时PRN码相位所代表的时刻相对于卫星发射天线相位中心的偏移（Δtsv）。子帧1中所传输的系数描述了在参数传输期间，双频用户显见的偏移。校正包括了卫星时钟的确定性误差如钟差、钟漂和钟加速，以及卫星群延迟偏移量和平均群延迟差。因为这些系数不包括对相对论影响的校正，用户设备必须进行必要的相对论校正。下面给出的偏移包括了实现该功能的方法。

用户可以利用下面的公式对卫星接收时间进行校正

t = tsv －Δtsv ………………………………

式中：

t ——GPS系统时间，单位为秒（s）；

tsv ——电文传输时卫星时钟的相应标记，单位为秒（s）。例如

子帧、数据字、位以及卫星PRN码相位、载波相位所代

表的时间；

Δtsv——卫星PRN码相位时间偏移，单位为秒（s）。

卫星PRN码相位偏移由下面给出：

∆tsv = af0 + af1(t - toc)+af2(t-toc)2+∆tr ………………………

式中：

af0、af1、af2——在子帧1中给出的多项式系数；

toc——以秒为单位的时钟数据参考时间（见A.2.4.5）； ∆tr——相对论修正项（s），表达式见公式（）。

∆tr= Fe(A)1/2sin Ek ……………………… 式中：

轨迹参数(e、A、Ek)——在子帧2和子帧3的数据讨论中描述；

F——常数，单位为s/m1/2，见公式（）。

21Fc224.4428076331010……………………

式中：

µ——开普勒常数（地球引力常数g与地球质量m的乘积），µ=

14 32

×10m/s；

c——光速，c = 2.×108 m/s。

系数af0、af1和af2是以GPS时间算出来的，其中tsv对t的差别忽略不计，允许用户在方程中用tsv来近似代替t。t值必须考虑到周开始或结束的交替。也即，如果t – toc的值大于302,400s的话，t要减去604,800s；如果t – toc的值小于-302,400s的话，t要加上604,800s。控制段将会应用下面给出的另一种等效的相对论效应的表达式，用以估计导航参数：

……………………… 式中：

R——卫星的瞬时位置向量；

2R•Vtrc2V——卫星的瞬时速度向量；

c ——光速（见A.2.4.3）。

R和V可以是ECEF也可以是ECI。

A.2.3.3. L1-L2修正

L1-L2修正项称为TGD。最初，由卫星的承包商在卫星制造过程中测量得到L1 P(Y)和L2 P(Y)的群延迟差，CS据此计算出TGD，随后，每个卫星的TGD都将被修正以反映在轨卫星的实际群延迟差。此修正项只对单频用户（L1P（Y）或L2P（Y））有用；在af0时钟修正系数（见A.2.3.3.）中反应出的卫星时钟偏移估计值是基于双频（L1 P(Y)和L2 P(Y)）电离层修正的有效PRN码相位得出的，这说明修正项是必要的。因此，只利用L1 P(Y)的用户可以根据A..1的公式并结合如下公式修正码相位偏移。

tSVL1PY＝tSVTGD ………………………… 式中：

TGD——以子帧1数据的形式提供。

对于只用L2 P(Y)的用户，码相位修正量见式（）：

tSVL2PY＝tSVTGD …………………………

式中：

＝fL1fL22＝1575.421227.62＝77602………………………

式（）中：

fL1、fL2——L1、L2的中心频率。

TGD的值并不等于卫星平均群延迟差，但可以用卫星平均群延迟差乘以1/（1-γ）表示：

TGD1tL1PYtL2PY ……………………… 1式中：

tLiP(Y)（i=1,2）——从同一个卫星L1和L2传输过来的P(Y)

信号的GPS时间，即i=1表示tL1P(Y)， i=2表示tL2P(Y)。 A.2.3.3. 电离层修正

双频（L1 P(Y)和L2 P(Y)）用户应用下面的关系式修正电离层效应引起的群延迟：

PRPRL2PYPRL1PY1 ………………………

式中：

PR——经过电离层修正后的伪距；

PR LiP(Y)——第i个频道测出的伪距，即i=1表示PR L1P(Y)，i=2表示PR L2P(Y)；

γ——在A.2.3.3.中定义。

时钟修正参数是基于“双频”测量的，并考虑了卫星上的平均群延迟差的影响。

A.2.3.3. 校正参数应用示例

对用户接收机来说，校正参数的典型应用见图，图中的电离层模型与子帧4的第18页包含的相关数据的关联性见A.2.3.5.。图中的ERD/c项与子帧4的第13页包含的相关数据的关联性见A..6。 A.2.3.4 子帧2、3

下面对子帧2、3的字3至字10中的内容进行了定义，并给出了数

据

使

用

的

相

关

资

料

。

图校正参数应用实例

A.2.3.4.1 子帧2、3的内容

子帧2、3的字3至字10，其低6六位为校验位；每个子帧字10的第23、24位为非信息位，用于校验。子帧2的第228至229位包含AODO项，导航电文校正表（NMCT）包括在子帧4中，见A.2.3.5.。这两帧中余下的375bit包含了卫星的星历参数。星历参数描述了A.2.4介绍的曲线拟合间隔下的轨道（ECEF）。表给出了应用开普勒轨道参数的定义。表星历表定义

星历参考时间（TOE）的平近点角计算出的平均角速度之差（相对于n0的差值）偏心率半长轴的平方根星历参考时间（TOE）的卫星轨道平面升交点赤经星历参考时间（TOE）的卫星轨道倾角升交点到近地点幅角升交点赤经变化率倾角变化率纬度余弦调和项改正的振幅纬度正弦调和项改正的振幅轨道半径的余弦调和项改正的振幅轨道半径的正弦调和项改正的振幅轨道倾角的余弦调和项改正的振幅轨道倾角的正弦调和项改正的振幅星历参考时间（参见A.2.4.5）星历数据龄期星历数据龄期（IODE）为用户提供了一种方便的检测星历参数变化的方法。在第2、第3子帧中都提供IODE，用于与子帧1中IODC的8个LSB进行比对。只要这三个参数不相匹配，星历数据就要进行更新。IODE的时序与IODC的约束条件在A.2.4.4中定义。在子帧2和子帧3中，任何数据都会随着IODE的变化而变化。CS应该保证加载后卫星发送的第一套数据的toe值应与更新前的toe值不同。

子帧2中有一个“拟合间隔”标志，用来显示星历表是基于4h拟合间隔还是大于4h拟合间隔（见A.2.3.4.）

子帧2中还有一个AODO字是用来帮助用户确定SV 子帧4中NMCT数据的有效时间。相关的算法见A.2.3.4.4。 A.2.3.4.2 子帧2和子帧3的参数特征

对于第2和第3子帧中每一个星历参数：比特数、LSB比例因子（应该是接收到的最后一位）、范围和单位见表。 AODO字（不是星历参数）的LSB比例因子为900，范围从0～31，单位为秒，是一个五位无符号参数。表星历参数

参数比特数b 比例因子有效范围c （LSB）单位 IODE 8 Crs Δn 16a 16 a 32 a 16 a 2-5 2-43 2-31 2-29 m semi-circles/s semi-circles rad M0 Cuc e Cus (A)1/2 32 16 a 32 16 16 a2-33 2-29 2-19 24 604,784 无量纲 rad m1/2 s rad semi-circles rad semi-circles rad semi-circles semi-circles/s semi-circles/s toe Cic Ω0 Cis i0 Crc ω  I2-29 2-31 2-29 2-31 2-5 2-31 2-43 2-43 32 a 16 a 3216 a a32 a 24 a 14 a a 此参数用二进制补码表示，MSB为符号位（+或-）。子帧中完整的位分配，见图。除非在此栏中另有说明，否则参数的有效范围是所给定的位与比例 b c因子共同确定的最大范围。 A.2.3.4.3 确定星历的用户算法

用户利用表中的方程可以计算出卫星天线相位中心的ECEF坐标。子帧2和子帧3的参数都服从开普勒定律，这些参数的值是由CS利用最小二乘曲线拟合计算出的卫星天线相位中心的预报星历（基于ECEF坐标的t，x，y，z），关于曲线拟合的间隔、结果的精度和可用的坐标系见下文。 A.2.3.4. 曲线拟合的间隔

子帧2中字10的第17位是一个“拟合间隔”标志，用于表示CS确定星历参数的曲线拟合间隔，如下： 0=4h； 1=大于4h。

发送时刻的曲线拟合间隔和曲线拟合间隔时序的关系见A.2.4。

表坐标系参数

3.9860051014m/s 7.2921151467105rad/s e32地球引力常数（g）与地球质量（m）的乘积（μ=gm） AA 2地球自转角速度 n0A3 nn0n 半长轴 tkttoe* MkM0ntk 平均角速度（rad/s）修正后的平均角速度从星历参考时间到现在的时间间隔 uk＝cussin2kcuccos2krkcrssin2kcrccos2k ik＝cissin2kciccos2kuk＝kukrk＝A1ecosEkrk ti＝iiIk0kk修正后平近点角开普勒方程，表示修正后的平近＝rkcosukxk ＝rksinukyktt k0ekeoe点角与偏近点角的关系真近点角偏近点角纬度参数摄动量改正修正后的纬度参数修正后的半径修正后的倾角轨道平面坐标系坐标（惯性系）修正后升交点赤经表（续) 坐标系参数

xkxksinkykcosiksinkykxksinkykcosikcosk zkyksinik 地固坐标系坐标（ECEF） a t是发送时的GPS系统时间，即：经传输时间修正后的GPS时间（距离/光速）。tk应该是t时刻与历元时刻toe的实际的总时间差，并应考虑周的结束/开始转换因素。即，如果tk大于302,400s，从 tk中减去604,800s；如果tk小于-302,400s，则在tk上加上604,800s。 A.2.3.4. 参数敏感度

SV天线相位中心位置对于大多数星历参数的小的扰动都很敏感。参数(A)1/2、Crc和Crs的位置敏感度大概有１m/m。位置对角度参数的敏感度大概为108m/semi-circles，对角速度参数大概为1012m/semi-circles/s。由于对角度扰动非常敏感，所以π取为：π =3.。

A.2.3.4. 坐标系 A.2.3.4. ECEF坐标系

表中的方程给出了SV天线的相位中心位置在WGS-84坐标系下

的定义，如下：

原点：地球的质量中心；

1）

Z轴：沿地轴经地球的质量中心的IERS，过IERS参照极（IRP）的指向；

2）

X轴：经地球的质量中心的IERS，指向参考子午线（IRM，格林威治子午线）与赤道面交点；

Y轴：与Z、X轴垂直，构成右手直角坐标系。 A.2.3.4. 地心惯性(ECI)坐标系

在一个ECI坐标系中，GPS信号以一个常量速度c（见A.2.4.3）延直线传播。一个方便、稳定的ECI坐标系应该在一个给定的时间t0（卫星过升交点时刻）下定义为与ECEF一致的坐标系。在该选定的比较方便的ECI坐标系中，通过简单的旋转变换，ECEF坐标系中的x、y、z坐标可以转换为其他时间内的ECI坐标系下的x′、y′、z′坐标：

3）

4）

xxcos()ysin()yxsin()ysin() …………………… zz式中：

(tt)[常用 e0 1）

2tt0n0tt0]…………………

WGS-84坐标系椭球的几何中心。 WGS-84坐标系椭球旋转轴。

2）

3）

传播速度c只有在真空中才为常量。重力位也对传播速度有很小

的影响，但是大多数用户可能会忽略该影响。

4）

忽略极移、岁差和章动的影响，当(t-t0)很小时，大多数用户可以忽略。

A.2.3.4. 几何距离

用户可以在ECI坐标系中计算出从卫星到接收机的几何距离（D），D定义为：

Dr(tR)R(tT) …………………… 式中：

tT、tR ——发送、接收GPS系统时刻；

 R(tT)——tT时刻GPS卫星在ECI坐标系中的位置向量；

r (tR)——tR时刻接收机在ECI坐标系中的位置向量。

A.2.3.4.4 NMCT有效时间

若用户希望利用NMCT数据的优势（在子帧4的第13页给出），则应首先检测SV导航数据的子帧2中的AODO值。如果AODO值为27900s（如：二进制数11111），则当前导航数据中的NMCT数据不能用。如果AODO值小于27900，则用户可以应用星历参数toe和当前子帧2中的AODO，用式（）计算出NMCT（tnmct）的有效时间：

OFFSET=toe [Modulo 7200] …………………… 如果 OFFSET = 0, 则 tnmct = toe－AODO ；

如果 OFFSET > 0, 则 tnmct = toe－OFFSET+7200－AODO。注意在计算tnmct之前要考虑周的结束/开始转换的影响：如果t－tnmct >302,400，则tnmct = tnmct + 604,800；如果t－tnmct<-302,400，则tnmct = tnmct－604,800。注：t指卫星发送时刻的GPS系统时间。

用户应知道不同的SV会发送对应不同的tnmct的NMCT数据，并且应用最新的tnmct的NMCT数据时，才能得到最优的结果。所以，用户应该计算并检测出对于所有可见和可用的SV的tnmct，以便发现并使用最新的tnmct的NMCT值。如果在两个或两个以上SV中有相同的最新的tnmct值，那么在所有的有最新的tnmct值的SV中，任何的NMCT都可被选择并应用。然而，如果这些SV是用来计算位置的，那么被选中的具有相同tnmct值的其它ＳＶ中的NMCT提供的距离估计偏差值

要设定为0。如果从两个不同的NMCT中同时得到数据或者应用NMCT的部分数据，定位精度将不会得到改进（即：混合的模式可能导致结果精度降低）。需要指出的是，只有当卫星在IIA模式下运行（包含自主导航测试模式）时，Block IIR卫星才会支持NMCT信息。 A.2.3.5 子帧4和子帧5

子帧4和子帧5都被变换25次，子帧中的25个版本分别为第1页到第25页。除了“系统保留应用”页和明显的重复页外，每一页从字3到字10都包含不同的特定数据。在图中可以看到，子帧4有7个不同的格式，而子帧5有两个。下文给出了每一页字3到字10的内容及其算法和有关数据应用的相关资料。 A.2.3.5.1 子帧4和子帧5的内容

每一页的字3到字10都包含了6个相同的校验位作为LSB，每一页字10的第23位和第24位作为非信息位，用于校验。子帧4和子帧5不同页中字3到字10的其它数据描述见下段。

子帧4和子帧5中每页所含数据概述如下： a) 子帧4

第1、6、11、16和21页（保留）。

第2、3、4、5、7、8、9和10页：分别是25到32号SV的历书数据。这些页可能用于其它用途；每一页的格式和内容都由这页的SV ID定义。因此，第25页的健康状况字的6位被设为：“6个1”（见A.2.3. 5.），并且该页的SV ID不在25到32的范围内。

第12、19、20、22、23和24页（保留）第13页 NMCT 14到15页系统保留应用第17页特殊信息

第18页电离层和UTC数据

第25页 32颗卫星的A-S标志/ SV配置，加上从第25到第32颗卫星的SV

健康状况。 b) 子帧5

第1到第24页：从第1至第24颗卫星的历书数据

第25页：从第1到第24颗卫星的SV健康数据、历书的参考时

间、历书的参考周数和日历年计数（Block IIF） A.2.3.5. 数据ID和SV ID

每一页的第三个字的最高两位应包含数据ID。第二个数据ID（记为二进制码01）表示本附录中所描述的导航数据D(t)的结构。其它数据ID必要时予以定义。

同表中表示的一样，数据ID用于两种指示中的一种：

a）对于包含某一特定卫星历书数据的数据页中，定义了

SV使用

的数据结构；

b）对于其他的页，数据

ID表示了发送数据的SV的数据结构。

在每一页字3中第3到第8位给出了SV ID，如表。对于子帧4和子帧5每一页都有特殊的ID被保留；然而，子帧4的第2、3、4、5、7、8、9和10页的SV ID可能变化，因为每一页都有可能有不同的内容。SV ID用于两方面：

a）对于包含

SV历书数据的页，SV ID与SV所分配的PRN码相位

相同（见表1）；与表的页ID一致，ID1到ID32用于识别那些包含了特定SV的历书数据所在的页（子帧5的第1到第24页，子帧4的第2到第5页，第7到第10页），ID0（二进制全0）用于识别伪卫星，ID51到ID 63用于识别不是包含特定的SV星历数据的页，剩下的ID(33～50)未分配使用。

b）对于其它页，SV ID

对于有相同SV ID的页（如：子帧4中第1、6、11和21页的ID是57，而第12页和第24页的ID是62）不一定包含相同的数据，即具有相同SV ID的页中的数据可能不同。

表子帧4、5的数据ID和SV ID

页子帧4 子帧5 数据ID SV IDe 数据ID SV IDe 1 2c3c4c5c b 57 25 26 27 28 57 a 1 2 3 4 5 6 a a a a a a a a 6 b a 7c8c9c a 29 30 31 32 57 62 52 53 54 57 55 56 58d59d a 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 a a a a 10c a a 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 b a b a b a b a b a b a b a b a b a b a b 57 a 22 23 24 25 b 60d61d a 22 23 24 51 b a b 62 63 a b b a 该页中出现的SV ID对应SV的数据ID。发送SV的数据ID。 b c 子帧4的第2、3、4、5、7、8、9和10页可能分别含有SV 25到32的历书数据，或者通过所显示的不同的SV ID识别其他它数据。 d SV ID可能会变化。用“0”来表示伪SV，当用“0”来表示伪SV时，使用发送SV的数据ID。 eA.2.3.5. 历书数据

子帧5的第1到第24页以及子帧4的第2到第5页和第7到第10页包含了历书数据和多达32个SV的SV健康状况字（见A.2.3.5.）。历书数据是一个低精度的时钟和星历参数的子集。这个数据占据了每一页中除了字3到字10 的8个MSB（数据ID和SV ID）、字5的第17到24位以及用于校验的50个位之外的所有位。比特数、比例因子（LSB），范围和历书参数的单位见表，历书数据的算法和其它相关资料见A.。

任何伪SV的历书信息应包括具有有效校验的交替出现的1和0。对12个或更少的SV，历书可能会最多被重复25次。此时，将会采用下面的约束条件：

a）子帧

4和子帧5的每一页（在表中指定了某一轨道上的工作SV），一定包含这个SV的历书数据；

b）没有按上述的规则使用的历书分配页，应该重新分配生成一

个工作SV的历书数据的副本；

c）这些页的重分配应该是按页数升序排列的（从子帧

5开始，

后面是子帧4），这些

页码用于含有升序SV ID的SV中；

d）每一个重分配的页必须包含有历书数据的

SV的SV ID。

如果CS可以上载SV，历书参数应该至少每6d由CS更新一次。反之，由SV发送的历书参数的精度将会随时间降低。

Block II和IIA卫星，能够提供三套可以使用182d的历书。其中第一套和第二套能支持6d工作，第三套是用于支持自上次上载起能持续182d工作的历书。

但是发送的持续时间取决于单个卫星存储数据的能力。这三套历书都是基于6d的曲线拟合，并且与第一个6d发送间隔的曲线拟合一致。对Block IIR/IIR-M 和IIF卫星，分别会有210d和90d的多套历书参数上传。表历书参数

比例因子参数比特数b 有效范围c (LSB) 单位 toa id 16 2-21 无量纲 602,112 8 212 s (A)1/2 0 16 a 2-19 semi-circles 16 a 2-38 semi-circles/s af0 af1 24 2-11 m1/2 24 a 2-23 semi-circles 24 a 2-23 semi-circles 24 a 2-23 semi-circles 11 a 2-20 s 11 a 2-38 s/s a 此参数用二进制补码表示， MSB为符号位（+或-）。 b 子帧中完整的位分配，见图。 A.2.3.5. 卫星健康状况

子帧4和5中包含两类卫星健康状况的数据：

包含描述历书数据的时钟/历书参数的32页中的每一页，都

包含8bit的卫星健康状况字；

子帧4和5的第25页共同包含了可达32颗卫星的6bit健康状况字。

8bit 健康状况字的3bitMSB表示导航数据的健康状况，见表。6bit健康状况字的1bitMSB表示导航数据健康总状况，见A.2.3.3.。8bit字和6bit字的5bitLSBb表示卫星信号的健康状况，见表。但是，需要对子帧4和子帧5的第25页中6bit健康状况字的“6 个1”组合赋予一个特殊的含义：它表示“具有此ID的卫星不可用，子帧4和子帧5中本来应包含该卫星历书数据的记录中可能没有关于此卫星的数据”。

注1：这个特殊含义只适用于子帧4和子帧5的第25页。

注2：如A.2.3.5.中定义的那样，在上面提到的历书数据中可能是关于另一个卫星的数据。

健康状况指示是相对于每一个卫星的设计功能而给出的(配置码中的定义见A.2.3.5.。因此，对于任何一个卫星来说，如果它在设计时就不具备某个功能，或者是由于用户不需要这项功能而将它设定到正常状态，那么该卫星的健康状况将显示为“健康”。表导航数据健康状况指示

页中的比特位状态指示 137 0 138 139 0 0 所有数据完好 0 0 1 校验错误——部分或者全部校验出错 0 1 0 TLM/HOW格式问题——偏离于标准格式（如同步头位置错误和/或数据出错），不包括HOW中的Z-计数错误 0 1 1 HOW中的Z-计数出错——Z-计数值不能反映实际码相位 1 0 0 1 0 1 子帧1、2、3——一个或多个子帧中的字3至字10中有一个或多个错误 1 1 0 子帧4、5——一个或多个子帧中的字3至字10中有一个或多个错误 1 1 1 所有的上载数据出错——一个或多个子帧中的字3至字10中有一个或多个错误所有的数据出错——TLM和/或HOW错误以及一个或多个子帧中的一个或多个错误

表卫星信号分量的健康状况编码

MSB LSB 00000 00001 00010 定义所有信号正常所有信号弱a 所有信号丢失 00011 00100 00101 00110 00111 01000 01001 01010 01011 01100 01101 01110 01111 10000 10001 10010 10011 10100 10101 10110 10111 11000 11001 所有信号没有数据调制 L1P码信号弱 L1P码信号丢失 L1P码信号没有数据调制 L2P码信号弱 L2P码信号丢失 L2P码信号没有数据调制 L1C/A码信号弱 L1C/A码信号丢失 L1C/A码信号没有数据调制 L2C/A码信号弱 L2C/A码信号丢失 L2C/A码信号没有数据调制 L1和L2P码信号弱 L1和L2P码信号丢失 L1和L2P码信号没有数据调制 L1和L2C/A码信号弱 L1和L2C/A码信号丢失 L1和L2C/A码信号没有数据调制 L1信号弱a L1信号丢失 L1信号没有数据调制 L2信号弱a 11010 11011 11100 11101 11110 11111 L2信号丢失 L2信号没有数据调制卫星暂时失效(不要使用该卫星) b 卫星将要暂时失效(使用时要警惕)b 空闲需要有多个组合来描述异常(不包括标注“b”的部分) a 由于功率输出降低、相位噪声过大、卫星姿态等的影响而低于指定功率3dB～6dB时。 b 见以上关于健康状况码11111的定义。子帧1可以提供附加的卫星健康状况数据。其它卫星中子帧1、4和5中的数据可能与子帧4和/或子帧5中的数据不同，因为，后者可能会在不同的时间进行更新。

8bit的健康状况字在包含单个卫星历书数据的32页中占用了字5的第17位至第24位。6bit的健康状况字则在子帧5的25页中占用了从字4到字9的24个MSB，以及子帧4的25页中字8的第19到24位、字9的24个MSB和字10的18个MSB。

当控制段生成了一个新的历书时，预报的健康状况数据会在上载的时候更新，但发送出去的健康状况数据可能与发送这些数据的卫星或者星座中的其它卫星的实际健康状况不一致。 A.2.3.5. A-S标记和卫星配置

子帧4的25页包含多达32颗卫星、每一颗卫星4bit长的A-S状态和配置码，用来表示A-S状态以及每一颗卫星的配置码。每段4bit长的MSB是A-S标记，“1”表示有A-S。三个LSB采用下面的码来表示每颗卫星的配置码：

a） 001，“Block II/IIA/IIR”卫星(具有

A-S功能和标记、HOW中的“预警”标志和A.2.2 中描述的存储能力)；

b） 010，“Block IIR-M”卫星； c） 011，“Block IIF”卫星。

如果需要将来可能会定义其它配置码。

这些4bit长的码占用了所有子帧4第25页的字3的第9到24位，字4到字7的24个MSB，以及字8的16bitMSB。

由于控制段会在上载的时候更新A-S信息，因此A-S数据可能与发送这些数据的卫星或者星座中的其它卫星的实际A-S状况不一致。

A.2.3.5. 历书参考周

子帧5的25页中字3的第17到24位表示历书参考时刻(toa)的周数(WNa)(见A.2.3.5.和A..2)。WNa由参考时刻toa的GPS周数(见模256产生，用8位二进制数表示。子帧5的25页中字3的第9到16位含有了该周数WNa所参考的时刻toa的值。 A.2.3.5. 协调世界时参数

子帧4的第18页中的字6到字9的24个MSB以及第字10的8个MSB包含了与GPS时间相关的协调世界时参数。表给出了这些参数的比特数、比例因子、范围和单位。相关的算法见A.2.3.5.。只要控制段能够上载卫星数据，它就会至少每6d更新一次UTC参数。否则，卫星发送的UTC参数将会随时间降低。 A.2.3.5. 电离层数据

在子帧4的第18页中包含了电离层数据，单频用户都可以利用它们来通过电离层模型计算电离层延迟。这些参数占用了子帧4第18页字3的第9到24位以及字4和字5的24个MSB。表中给出了这些参数的比特数、比例因子、范围和单位。

只要控制段能够上载卫星数据，它就会至少每6d更新一次电离层数据。否则，卫星发送的电离层数据可能会不准确。

表协调世界时参数

参数比特数b 比例因子(LSB) 有效范围c 单位 A0 A1 ΔtLS tot WNt WNLSF DN 32a 24 a 8 a 8 8 8 8d 8 a 2-302-501 s s/s s s weeks weeks days s 212 111 602,112 7 Δ tLSF a1 此参数用二进制补码表示， MSB为符号位（+或-）。子帧中完整的位分配，见图。 b 除非在此栏中另有说明，否则参数的有效范围是所给定的位与比例因子共同确定的最大范围。 dc 已经过验证。

表电离层参数

参数比特数b 比例因子有效范单位 (LSB) 围c α0 α1 α2 α3 β0 β1 β2 β3 a8 a 8 a 8 a 8 a 8 a2-302-272-24 s s/semi-circles s/(semi-circles)2 s/(semi-circles)3 2-24 211 s s/semi-circles s/(semi-circles)2 s/(semi-circles)3 8 a 8 a 8 a 214216 216 此参数用二进制补码表示， MSB为符号位（+或-）。子帧中完整的位分配，见图。 bc 除非在此栏中另有说明，否则参数的有效范围是所给定的位与比例因子共同确定的最大范围。 A.2.3.5. 特殊信息

子帧4中的第17页保留用于判断操作指令的特殊信息，将用于传输22个8bit的ASCII码。这176bit占用了字3的第9位至第24位，字4至字9的24个MSB，以及字10的16个MSB。字3的8个MSB包含了数据标识符和卫星标识符，而字10的第17位至第22位则用于系统保留。字3至字10中剩下的50bit可以用于校验(6比特/字)和校验计算(字10中的2bit)。8bit的ASCII码的字符集见表：

表 8bitASCII码的字符集

字母和数字字符 A～Z 0～9 + - .（小数点） ′（分符号） °（度符号） / 空格： ″（秒符号） ASCII字符 A～Z 0～9 + - . ′ º/ 空格： ″ 码(八进制) 101～132 060～071 053 055 056 047 370 057 040 072 042 A.2.3.5. 导航电文修正表

子帧4的第13页包含了用于发送卫星的导航电文修正表数据。每个导航电文修正表包含一个2bit的可用性指示，然后是30个块，最多可填充30个6bit的有效的伪距估计方差值。图显示了这31种数据项的编排方式。

子帧4的第13页中字3的第9位和第10位是2bit的可用性指示，它可以向用户提供以下信息：

a) b) c) d)

00，修正表未加密，已授权和未经授权的用户都可以使用； 01，修正表未加密，只有已授权的用户可用(正常模式)； 10，已授权和未经授权的用户都没有修正表可用； 11，保留。

子帧4的第13页中字3的第11位至第24位、字4到字9的第1位至第24位、字10的第1位至第22位包含了30个6bit的ERD块，每一块对应于一个特定卫星的一个ERD。ERD块对应的SV ID有从1至31共31个可能值。SV ID 32对于导航电文修正表中的任何块都是无效的。30个ERD块与31个可能的卫星ID之间的对应关系，取决于符合以下规则的特殊发送卫星的ID：

a）控制段应该通过上载确保没有卫星会发送一个

NMCT表，该表

包含一个ERD值应用自己的SV ID；

b）控制段通过上载能够确保所有的

ERD值能够按照块SV ID的

升序发送。例如：ID为1的卫星分别在块1到块30中(顺序地)发送对应于卫星2到卫星31的ERD值，而标识符为31的卫星则分别在块1到块30中发送对应于卫星1到卫星30的ERD值。

每个导航电文修正表的ERD块所包含的ERD值用一个6bit的二进制补码表示，MSB为符号位，有效范围为±，比例因子（LSB）为。二进制数“100000”表示在该块中没有与SV ID对应的有效ERD。 A.2.3.5. 历年计数器

Block IIF卫星子帧5的25页中字10的第7位至第22位表示了历年(见。控制段能够确保这个计数器在对应于日历1月1日的GPS天开始不断增加。

需要说明的是对于其它的卫星，子帧5的25页中字10的第7到22位不提供历年，而只是16bit交替变化的1和0。 A.2.3.5.2 与子帧4和子帧5的数据有关的算法

导航电文中历书、协调世界时和电离层模型和导航电文修正表数据应用算法如下：

A.2.3.5. 历书

历书是降低了精度的时钟和星历数据的子集。用户算法本质上与子帧1、2和3参数中计算精密星历的用户算法是相同的(见表。表给出了卫星的历书内容。仔细观察表可以看出，相对于用户计算的数值，历书中隐含了一个名义上的的倾角，而且包含了参数δi (倾斜改正)。所有其它包含在表方程中的，但是不包含在历书内容中的参数都在卫星定位时设为0。由此，表中的方程在用于历书和星历计算中是不同的。

用户要注意，参数的微小变化对于历书的影响比对于星历表的影响大，同时角速度的影响在应用期间可达1014m/(semi-circles/s)。每种操作期间给出的的历书的URE值见表。历书的URE（分析所得的估计值）

运行间隔 1m 正常长期扩展短期扩展 a900a、b 900～3600a 3600～300000a URE的值通常会随时间的变化呈平方下降。大误差会在日食或者有推进力的事件发生的时候出现。 b 当CS不能上载SV之后，自主导航模式的SV 的URE值将呈平方下降，180d可达300000m（1）。 A.2.3.5. 历书参考时刻

正常和短期扩展运行模式：星历参考时间toa，在星历数据第一次有效发送时刻之后大约70h产生，其值为212s的倍数（见A.2.4.5）。历书经常被更新以保证在传输期内GPS时间t 与toa的差小于。除非

toe被toa取代，从历元tk起的时间应按表计算。

长期扩展运行模式：在长期扩展运行模式或者用户希望延长历书的使用时间时，用户应考虑时间交替时，tk的计算是无效的。通过子帧5第25页中字3给出的历书参考时刻toa和历书参考周数WNa可准确计算出tk（见A.2.3.5.）。对于一种给定的历书数据，子帧4和子帧5中所有的toa的值应相同，且与后续的包含历书参数和卫星健康状况变化的数据不同。新数据的上载发生历书页和子帧5的第25页（见A.2.4.1），因此，需要上载的历书页与子帧5的第25页字3中toa也许会不一致。toa的不匹配意味着WNa不能用于历书计算，直到获得相同的toa值为止。 A.2.3.5. 历书时间参数

历书时间参数应包含一个11bit长的常数项（af0），以及一个11bit长的一阶项（af1），在运行间隔内，一阶多项式可以提供2ms精度的GPS时间，公式如下：

t = tsv - Δtsv …………………………

式中：

t —— GPS系统时间，单位为秒（s）；

tsv —— 工作SV PRN 码相位发送时间，单位为秒（s）； Δtsv—— SV PRN码相位时间偏差，单位为秒（s）。

SV PRN码的相位时间偏差如下式：

Δtsv = af0 + af1 tk ………………………… 式中：

tk——计算方法见A.2.3.5.； af0、af1——由历书给出。

由于周期性的相对论效应小于25m，在历书计算中不需要考虑。在历书有效使用期间，历书时间参数可使URE误差小于135m（1），主要由af0和af1的150m截断误差加上相对于toa的50m/d误差造成。在扩展运行模式期间（长期扩展和短期扩展），历书时间参数可能不能达到指定的时间精度或URE精度。

A.2.3.5.协调世界时(UTC)

子帧4的第18页包括：

a) 将b)

GPS时关联到UTC的参数；

通知相对于导航电文上载稍前或稍后的时间差，该时间差是由于跳秒（ΔtLSF）以及在跳秒有效时的周数（WNLSF）和天数（DN）造成的。“第一天”是指一周的开始或结尾。WNLSF是一个8bit的值，是由GPS周数模256后形成的二进制数（见）。用户应考虑该参数以及WN、WNLSF、WNt由于周翻转引起的截断问题（见3.3.4 b)）。CS应保证WN和WNLSF差的绝对值不超过127。

基于用户当前GPS时间的有效关系，存在以下三个不同的UTC/GPS时间关系：

a) 无论何时由WNLSF和DN的值确定的有效时间应先于用户当前

时间，并且用户当前时间不会处于DN+3/4 到DN+5/4的时间段内，UTC/GPS时间的相对关系如下：

tUTC = (tE－ΔtUTC)（模800s） ………………………

式中：

tE——基于tsv以及电离层和SA修正的用户估计的GPS时间

（见A.2.3.3.3）；

ΔtUTC=Δt LS + A0 + A1［tE－tot + 604800 (WN -

WNt)］……………

式中： ΔtLS——由于跳秒引起的时间差； A0和A1——常量和一次多项式系数；

tot——UTC数据的参考时间（见A.2.4.5）；

WN——当前的周数（由子帧1得到）； WNt——UTC参考周数。

估算出来的GPS时（tE）应是以秒为单位，相对于在UTC数据第一次有效发送时刻70h之后产生，其值为212s的倍数（见A.2.4.5）。UTC数据的参考时间tot应基于一周的起始时刻，WNt在子帧4的第18页的字8中给出。WNt 是一个8bit的值，是由GPS周数模256后形成的二进制数（见）。用户应考虑该参数以及WN、WNLSF、WNt由于整周翻转引起的截断问题（见 b)）。CS应保证WN和WNLSF截断差的绝对值不超过127。 b) 无论何时，用户当前时间都应处于DN+3/4到DN+5/4区间内，考虑了可能的周数

变化，跳秒的计算公式如下：

tUTC = W[Modulo (800 + ΔtLSF－

ΔtLS)] ………………………

式中：

W = (tE - ΔtUTC – 43200)（Modulo 800s）+43200

ΔtUTC的定义[见A.2.3.5. a）]可以用于整个传输期间。

需要注意的是，加上跳秒后，可能会出现如23:59:的形式。一些用户设备设计成通过在跳秒时间发生后几秒内改变运行时间来使时间显示正常。无论何时遇到跳秒事件，用户设备应通过对年/周/日的进位或退位计算使时间保持一致。 c) 无论何时，如果由WNLSF和DN值所决定的跳跃事件的有效时

间后于用户的当前时间，那么公式（）给出的tUTC的关系式是有效的，除使用ΔtLSF的值代替ΔtLS的值以外，CS将会协调UTC参数的更新，使tUTC 时间尺度保持持续准确。

A.2.3.5. 电离层模型

双频(L1和L2）用户应通过L1和L2之间的时间延迟差来修正电离层对SV接收时间的影响（见A.2.3.3.）。单频用户应使用图给出的模型进行此项修正。使用此模型，预计可以削减单频用户由于电离层传播影响带来的至少50％的RMS误差。在扩展运行模式或SV处于自主导航模式时，如果CS不能向SV上载，使用该模型会导致不可预期的结果。 A.2.3.5. NMCT数据

对于每颗SV，NMCT中的ERD值是预估伪距误差。每个ERD值由CS计算，代表卫星星历误差减去光速乘以卫星钟差的径向分量。

卫星星历误差和卫星钟误差由当前估计值减去预报值得到。因此，ERD值可用于修正用户测量的伪距：

PRc =PR – ERD …………………………

式中：

PRC——用NMCT中ERD修正后的伪距； PR —— 测量的误差范围。

注：ERD值是实际误差估计，非差分修正数，因此在上式中是减而不是加。

电离层修正模型如下：

Tionox2x49,x1.57F5.010(AMP)1224F(5.0109),x1.57……… 式中： A.2.3.3.）。

Tiono——对应于L1频率，如用户使用L2频率，修正值应乘以（见

F1.016.0[0.53E]3 ………………………

3nnm,AMP0AMPn0ifAMP0,AMP0 ……………………… x2(t50400)， ………………………

PER式（）中：

3nnm,PER72,00PERn0ifPER72,00PER72,000……………………… 式（）和式（）中：

n、n——卫星传输的数据，其中n=0、1、2、3。 mi0.0cos(i1.617) ………………………

式中：

sinA ………………………

cosiiu式（）和式（）中：

ucosA(semicicles),i0.416i如果i0.416,那么i0.416如果0.416,那么0.416ii…………………  0.01370.022 …………………………

E0.11式（）中：

t4.32104iGPStime …………………………

式中：t的取值范围为：0t800。如果t800，那么t减去800s；

如果t <0，则应加上800s。计算电离层延迟用到的参数如下： a) 卫星传输的参数：每个8bit）；个8bit）。

n——三次多项式的系数代表了垂直延时的幅度（4个系数，n——三次多项式的系数代表了模型的周期（4个系数，每

b) 接收机产生的参数：

E——用户和卫星之间的仰角，单位为semi-circles；

A——卫星和用户之间的方位角，从正北方向顺时针测量，单位为semi-circles；

u——用户测量的纬度（WGS–84），单位为semi-circles； u——用户测量的经度（WGS–84），单位为semi-circles；

GPS time——接收机计算的系统时间。

c) 计算的参数：

X——相位，单位为弧度（rad）；

F——倾斜度参数（无量纲）； t——本地时间；

m——电离层交叉点的地球投影的地磁纬度（假设平均的

电离层高度为350km），

单位为semi-circles；

i——电离层交叉点的地球投影的测量经度，单位为

semi-circles ；

i——电离层交叉点的地球投影的测量纬度，单位为semi-circles ；

——用户位置和电离层交叉点的地球投影之间的地球中

心角度，

单位为semi-circles。

A.2.4 时间的关系 A.2.4.1 循环与切换

在每一周的起点/终点：

a）无论哪一个子帧最后传输，子帧1至子帧5的循环都将从子帧1重新开始；

b）无论哪一页最后传输，子帧4和子帧5的25个页面的循环都将从子帧的第一

页重新开始。

子帧1、2和3的更新数据在帧边界处切换（例如相对于周开始/结束的模30s）。子帧4、5的更新数据可能会从这些子帧的25页中的任何一页开始传输。 A.2.4.2 SV时间与GPS时间

在控制SV和上载数据时，CS将会遵循以下的时间关系：

a) b) c) d)

每个卫星基于自己的SV时间运行；

所有在TLM和HOW中与时间相关的数据均采用SV时间；在导航电文中所有其它数据均采用GPS时间；导航电文由SV发送并基于SV时间。

A.2.4.3 光速

CS生成数据时采用的光速为：c=s，在所有的计算中用户均应采用这一光速值。 A.2.4.4 数据集

IODE是一个8bit数，其数值等于同一数据集中10bit的IODC的8个LSB。以下给出不同数据集IODC和IODE的传输规则：

a) b)

当前传输的IODC值与SV在前7d内传输的任何值不同；当前传输的IODE值与SV在前6h内传输的任何值不同。

IODC的范围见表。

除新上载的首个数据集外，数据集只会在小时边界处进行切换。对于首个数据集的传输，则可能发生在小时内的任何时刻（见 A.2.4.1），因此可能在小于1h内被SV传输。在短扩展运行模式期间，4h数据集及随后超过4h数据集的切换发生在相对于每周结束/开始的、以4h为模的小时边界处。从4h数据集切换到6h数据集发生在相对于每周结束/开始的、以12h为模的小时边界处。从12h数据集切换到24h数据集发生在相对于每周结束/开始的、以24h为模的小时边界处。所传输的24h数据集或更长时间的数据集切换发生在相对于每周结束/开始的、以24h为模的小时边界处。

对于每组数据集，其传输间隔的开始对应于数据集曲线拟合的

开始处。在曲线拟合区间内，每组数据集都保持有效。

表 IODC值及数据集长度

曲线拟合间隔 IODC范围a h b 传输间隔e 日跨度 h 1 2～14 15～16 17～20 21～27 28～41 42～59 60～87 2 4 6 12 24 48 72 96 d4 b 6 8 14 26 50 74 98 122 146 240～247 248～255，496c 497～503 504～510 511，752～763 757～763 7～767，1008～1010 1011～1020 88～122 120 123～182 144 对于6h或更长的传输间隔，给出的IODC值将按递增的顺序传输。对于以1h、2h或4h为传输间隔（上载后至少14d内）的数据的IODC值可为0～1023的任意值，但不包括遵循上述传输规则的、相应的IODE值为240～255的数据的IODC值。 cba 第9个12h数据集可能不被传输。某些SV将以1h为间隔进行数据传输。 d 可能会在任何时刻切换新上载的首个数据集，因此传输间隔可能会小于规定值。 e正常运行模式：

SV会以2h为间隔传输子帧1、2和3的数据集。相应的曲线拟合间隔是4h。运行在自主导航模式的SV将以1h为间隔传输子帧1、2和3的数据集。相应的曲线拟合间隔为4h。

长期和短期扩展运行模式：

在这些模式下，数据的传输间隔、曲线拟合间隔和IODC范围见表。

A.2.4.5 参考时间

很多用于描述卫星状态的参数是随时间变化的，因此应表示为时间的函数，函数的系数由导航电文给出，用户利用这些系数可以计算出这些参数。随GPS时间变化的参数如下：

a) b) c) d) e)

SV时间；平近点角；升交点赤经； UTC；轨道倾角。

上述这些参数均可以表示为一个与时间有关的多项式。时间尺度是的。导航电文中数据域的长度有限，多项式的参考时刻选择在展开的中点，使量化误差最小。每个数据集的参考时刻不同。导航电文的参考时刻和相应算法如下所述：

a) b) c)

toc的参考算法见A.2.3.3.； toe的参考算法见A.2.3.4.3； toa的参考算法见A.2.3.5.和A..3；

tot的参考算法见A.2.3.5.。

在导航电文中时间一般取模604800s后的值，见表。

展开式的系数取决于所选择的参考时刻，因此，参考时刻的展开式的系数是不能分开的数据集。

注：用户在使用当前导航数据计算这些展开式的时候，经常会遇到(t-toc)和（t-toe）为负值的情况。

为排除可能的数据转换歧义，新的数据上载过程被截止时，CS可根据需要不进行常规操作。参考时间的改变用来指示数据集中的数值的变化。

表参考时间

拟合间隔传输间隔第一次有效传输后的小时数 h h Toc (时钟) Toe toa tot (UTC) (星历表) (历书) 4 2 a2 2 6 4 3 3 8 6 4 4 14 12 7 7 26 24 13 13 50 48 25 25 74 72 37 37 98 96 49 59 122 120 61 61 146 144 73 73 144（6d） 144 70 70 144（6d） 4080 70 70 a 一些SV会有每段1h的传输间隔(A.2.4.4)。 A.2.5 数据帧校验 A.2.5.1 SV/CS校验算法

每子帧或跨子帧的30bit的字（每帧10个字）均使表中的汉明码校验算法。

A.2.5.2 用户校验算法

根据用户需要，可以有多种译码和检错方法。图给出了一个数据恢复(dn)和校验检查的流程图。校验位D30*用来恢复原始数据。校验位D29*和D30*与恢复的原始数据(dn)根据表中的方程式进行模2和，生成D25至D30，用于与被传输的校验位D25至D30进行比较。

注：符号*用来表示子帧中前一字的最后2bit。

表校验编码方程

D1 = d1 ⊕ D30* D2 = d2 ⊕ D30* D3 = d3 ⊕ D30* …• …• D24 = d24 ⊕ D30* D25 = D29* ⊕ d1 ⊕ d2 ⊕ d3 ⊕ d5 ⊕ d6 ⊕ d10 ⊕ d11 ⊕ d12 ⊕ d13 ⊕ d14 ⊕ d17 ⊕ d18 ⊕ d20 ⊕ d23 D26 = D30* ⊕ d2 ⊕ d3 ⊕ d4 ⊕ d6 ⊕ d7 ⊕ d11 ⊕ d12 ⊕ d13 ⊕ d14 ⊕ d15 ⊕ d18 ⊕ d19 ⊕ d21 ⊕ d24 D27 = D29* ⊕ d1 ⊕ d3 ⊕ d4 ⊕ d5 ⊕ d7 ⊕ d8 ⊕ d12 ⊕ d13 ⊕ d14 ⊕ d15 ⊕ d16⊕ d19 ⊕ d20 ⊕ d22 D28 = D30* ⊕ d2 ⊕ d4 ⊕ d5 ⊕ d6 ⊕ d8 ⊕ d9 ⊕ d13 ⊕ d14 ⊕ d15 ⊕ d16 ⊕ d17 ⊕ d20 ⊕ d21 ⊕ d23 D29 = D30* ⊕ d1⊕ d3⊕ d5⊕ d6⊕ d7⊕ d9 ⊕ d10 ⊕ d14 ⊕ d15 ⊕ d16 ⊕ d17 ⊕ d18 ⊕ d21 ⊕ d22⊕ d24 D30 = D29* ⊕ d3 ⊕ d5 ⊕ d6 ⊕ d8 ⊕ d9 ⊕ d10 ⊕ d11 ⊕ d13 ⊕ d15 ⊕ d19 ⊕ d22 ⊕ d23 ⊕ d24 注1： d1、d2、…、d24为源数据位。注2：符号*用来表示子帧中前一字的最后2bit。注3： D25、D26、…、D30为计算得到的校验位。注4： D1、D2、…、D29、D30为卫星发送的比特位。注5： ⊕是“模2和”或“异或”操作。

进通过D1 … D24 不是否通过D1 … D24 将d1 … d24，否计算出的是校验失校验成失图校验算法用户实现的流程图

成

附录B

（规范性附录）

GPS L2CNAV导航数据DC(t)的数据结构范围

本附录描述了标记为DC(t)的GPS L2CNAV导航数据结构。要求数据特征

L2CNAV的数据流与L1和L2C/A的数据流相同，但数据格式不同。L2CNAV数据流使用不同的校验算法。电文结构

如图至图中所示，L2CNAV由12s共300bit的基本电文结构组成，每12s（300bit）电文包括24bit的CRC校验码(见。目前只定义了电文类型1~6，类型7~63被保留，类型0是默认信息。为防止用户电文生成失败，SV将用默认电文类型替换每种受影响的电文类型。这种情况下，不给该电文分配相应的电文类型（由CS控制），而是由SV在该电文所在的数据域产生并广播默认类型电文。

电文类型7～9目前尚未定义，被保留用于未来广播新的卫星时钟和历书参数时使用。与类型1和2的参数相比，这些新参数是不同的。与表的公式相比，有关算法也将不同。最初广播类型1和2以测试为目的，当电文类型一旦被完全确定并得以实现，它们将立刻停止并且被电文类型7～9所替换。电文内容

B.2.3.1 电文格式

每条电文从8bit的同步头（）开始，随后传送6bit的SV PRN号、6bit电文类型号（从0（000000）到63（111111））和17bit的电文时间(TOW)。当电文的TOW值乘以6，表示下一个12s电文开始的SV时间（s）。第38位为“预警”标志位，当被置高(位38 =“1”)时，表明SV URA可能比电文类型1中给出的值要差，如果使用该卫星，将由用户承担风险。对每条默认电文(电文类型0)而言，从第39bit～276bit

将是交替的1和0，并且电文将包含一个CRC正常的校验码。