在衛星導航訊號中,導航電文攜帶著最為關鍵的引數資訊,便於接收機進行時間獲取與定位計算。在衛星導航訊號模擬器的研究中,按使用者設定場景產生指定時刻的導航電文是最大的難點。本團隊基於與北京某高校的合作專案開展相關研究,最終設計並實現了gnss四大系統的導航電文模擬生成軟體與gnss四大系統的軟體接收機,旨在為衛星導航訊號模擬器的開發設計提供相應的解決方案。
導航電文即為衛星訊號中播發的0,1位元流,各個系統的介面控制檔案(icd)檔案中都有相應的構成描述,這裡以gps為例對其進行簡要介紹。
gps導航電文的基本單位是長1500bit的乙個主幀(如下圖所示),傳輸速率是50bit/s,30秒鐘傳送完畢乙個主幀。乙個主幀包括5個子幀,第1、2、3子幀每30秒鐘重複一次,內容每2個小時更新一次。第4、5子幀的全部資訊則需要750秒鐘才能夠傳送完。即第4、5子幀是12.5分鐘播完一次,然後再重複之,其內容僅在衛星注入新的導航資料後才得以更新。
子幀1,2,3包含衛星星曆資訊,時鐘修正資訊以及aodo資訊,該部分內容模擬相對簡單,主要涉及衛星星座的合理布局,但部分預設填充位有一定講究,涉及到的主要引數資訊可參見下圖。
其中曆書資訊用於可見星判斷,由每顆衛星迴圈播發,涉及的引數資訊如下圖所示。
utc引數與電離層引數資訊如下圖所示,分布於subframe 4 page 18中,填入的引數需保證真實有效,以供接收機獲取。
ion引數
utc引數
另外,nmct、sp、a-s以及歷年欄位的引數資訊這裡就不一一貼圖了,都可參照icd檔案中的說明。這裡需要特別指出的一點是當某顆衛星無有效曆書引數時,對該顆星的曆書填充過程中需更改sv_id為0,將其資訊字段填入交替的1,0位元流,用以提示接收機略過該顆星的曆書接收。
以子幀5曆書頁與子幀4的nmct頁為例,展示導航電文的位元分配情況,詳情如下所示:
按icd檔案要求填入指定時刻下模擬生成的電文資料後,需對原始二進位制資料流進行漢明編碼,生成可用於訊號生成的導航電文。編碼的作用主要用於接收機端檢驗校錯,編碼方程如下圖所示,每24bit資料產生6bit冗餘校驗碼。
至此,已基本介紹完成gps導航電文的大致構成與涉及的必要引數。其他三個系統導航電文構成規則與gps較為相似,差異僅在於比例因子、資料位寬、布局策略以及編碼方式這四個方面,各個系統都有對應的icd檔案對導航電文進行詳細說明。
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