GPS星历要点Word文档格式.docx
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的位置、
卫星的工作
状态、卫星钟的修正参数，电离层延迟修
正参数等重要数据的二进制代码，也称
数据码（D
码）。
广播星历，这种星历是主控站利用跟踪站收集的观测资
料计算并外推出未来
两周的星历，然后注入到
卫星，形
成导航电文供用户使用。
因此这种星历是预报性质的，可以实
时使用。
它的精度保守的估计是
40
一
100
米，有的正式文
献
提出比较乐观的估计是
20
米，达到
1ppm。
精密星历（事后处理星历），为改
善和提高地面定位精度，
许多国家和研究机构都在研制
使用的精密星历。
无论是
在全球范围或局部区域范围内布设跟踪站，收集观测资料都是可
行
的。
这些跟踪站选择在地心坐标精确的已知点上，如
VLBI
SLR
测站，这些站
称为基准站。
它们大多数备有精密的原
子钟（如氢钟）和水蒸汽辐射计。
如果在全球范围布设跟踪站，
并对若干周期的观测资料进行处理，那么这种长弧计算的结
果，
外推若干时间仍能具有足够的精度来描述卫星轨道。
如果在局部
区域以短弧
方式将站坐标与卫星坐标同时解算，
得到的星历将
是该观测段内卫星轨道较好的描述，而不可能对观测段外进行
外推，否则其精度将迅速降低。
卫星星历
卫星星历：
又称为两行轨道数据（TLE，Two-LineOrbital
Element）
，由美国
celestrak
发明创立。
卫星星历是用于描述太空飞行体位置和速度的表达式——
—两行式轨道数据系统。
卫星、航天器或飞行体一旦进入太空，即被列入NORAD
卫星星历编号目录。
列入
NORAD
卫星星历编号目录的太空飞
行体将被终生跟踪。
卫星星历以开普勒定律的
6
个轨道参数之
间的数学关系确定飞行体的时间、
坐标、
方位、
速度等各项
参数，具有极高的精度。
卫星星历能精确计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的
时间、位置、速度等运行状态；
能表达天体、卫星、航天器、
导弹、太空垃圾等飞行体的精确参数；
能将飞行体置于三维的
空间；
用时间立体描绘天体的过去、现在和将来。
卫星星历的
时间按世界标准时间（UTC）计算。
卫星星历定时更新。
卫星星历格式
卫星星历格式，又称为两行式轨道数据格式（TLE，Two-
Line
Orbital
Element
Set
Format）
。
[编辑本段
编辑本段]
编辑
本段
3
卫星星历格式含义：
卫星星历的结
构为上下两行，每行
69
个字符，包括
0～9、A～Z（大写）、空
格、点和正
负号，其他字符是无意义的。
第
0
行，将第
1
行
视为
行，是卫星通用名称，最长为
24
个字符。
行和
2
行是标准的卫星星历格式（TLE
格式）
，每行
个字
符，包括
0～9，A～
Z（大写）
、空格、点和正/负号，除此之
外的其他字符都是无意义也无效的。
卫星星历编号含义
（1）
行，字符号
是轨道数据。
（2）第
行的
1～3
和第
2～3
是卫星编号；
（3）1～4
是秘密分级，U、C
或
S。
U
表示此数据是不保密的，可供公众使用的；
C
表示此数
据是保密的，仅限
使用；
S
表示此数据是保密的，仅
限NORAD使用。
（4）1～6是卫星的发射年份；
（5）
1～10
是轨道数据的建立时间，按世界标准时间；
（6）1～21
是两个轨道比较参数；
（7）每行的最后一位都是以
10
为模的
校验位,可以检查出
90%的数据存储或传送错误。
编
辑本段]
编辑本段
4
卫星星历
TLE
格式名词解释
（1）第
行是一个最长为
个字符的卫星通用名称，由卫星所
在国籍的卫星公司命名，如SINOSAT3。
卫星通用名称与
编号、国际编号都是卫星识别编码。
（2）行号
行号
是卫星星历的序列号，如第
行或第
行。
（3）NORAD
卫
星编号
卫星编号，又称为
NASA
编号，SCC
编号，
是
特别建立的卫星编号，
每一个太空飞行器都被赋予
唯一的
卫星编号。
卫星编号由五位数的卫星
识别码组成，每一位数都有特定的含义。
如“鑫诺
号”卫星的
卫星编号为
31577；
遥感
号
（YAOGAN
2）
卫星
31490；
“长征
号甲”（CZ-3A）为
31578。
（4）秘密级别
卫星星历的秘密级别，分为
个的级
别，分别用一个字符来表示：
①
U–非保密的
②
C–机密的
③
S–绝密的
（5）国际编号
国际编号是全世界国家使用的一种卫
星标识方法，
前两位是发射年份，
后面是在这一年
的发射序
号。
号”卫星的国际编号是
07021A。
“07”表示“鑫
诺
号”卫星的发射年份
2007
年；
“021”表示
年国际编
号的第
21
次发射；
“A”表示是第一个。
按照国际编号规则，如
果一次发射多颗卫星，使用26个英文字母排序，按照
A、B、C、D
的顺序排列为每个卫星编号；
如果超过了
26
个
编号，则使用两位
字母，如
AA、AB、AC
编号。
（6）TLE
历时
世界标准时间（UTC，Universal
Time/Temps
Cordonné
）
，又称为协调世界时。
（7）平均运动的一阶时间导数
平均运
动的一阶时间导数作为一个平均运动的漂移参数，用来计算每
一天平均运动的变
化带来的轨道漂移，
提供给轨道计算软件预
测卫星的位置。
两行式轨道数据使用这个数据校
准卫星的位置。
（8）平均运动的二阶时间导数平均运动的二阶时间导数作为
一个平均运动的漂移参数，
用来计算每一天平均运动的变
化带
来的轨道漂移，提供给轨道计算软件预测卫星的位置。
（9）
BSTAR
拖调制系数
拖调制系数，采用十进制小数，适
用
GP4
一般摄动理论的情况下、BSTAR
大
气阻力这一项，除
此之外为辐射压系数。
拖调制系数的单位是
1/（地球半
径）。
（10）美国空军空间指挥中心内部使用
美国空军空间指
挥中心内部使用的为
1；
美国空军空间指挥中心以外公开使用
标识为
0。
（11）星历编号
星历编号是
数据按新发现卫
星的先后顺序的编号。
当一个卫星生成了一套新的
数据。
在新的
数据中，
新发现卫星的星历编号按顺序排列，每
个数字代表一定意义。
号”卫星的星历编号为
444。
（12）校验和
校验和是指这一行的所有非数字字符，按照“字母、
空格、句点、正号=
0；
负号=1”的
规则换算成
后，将
这一行中原来的全部数字加起来，以
为模计算后所得的和。
校验和可以检查出90%的数据存储或传送错误。
按十进制加起
来的个位数字的校验和，
用于精确纠正误差。
2
行的校验和，就是第
行的精确纠正误差的数字。
（13）轨道的交角（度数：
°
）轨道的交角是指天体的轨道面和地
球赤道面之间的夹度，
0～90°
来表示顺行轨道
（从
地球北
极上空看是逆时针运行）
；
90～180°
表示逆行轨道（从地球
北极上空看是顺时针运行）。
如图1轨道的交角所示。
（16）升交点赤经
（度数：
）
升交点赤经是指卫星由南到北穿过
地球赤道平面时，与地球赤道平面的交点。
降交点是指卫星由
北到南穿过地球赤道平面时，
与地球赤道平面的交点，
如图
升交点
赤经所示。
升交点赤经是指从地球的球心点望过去，升
交点的赤经坐标。
（17）轨道离心率
轨道离心率是指卫星椭圆
轨道的中心点到地球的球心点的距离（c）除以卫星轨道半长
轴
（a）得到的一个0（圆型）到1（抛物线）之间的小数值。
在
TLE格式中没有体现出小数点，但是总是假定有一个小数点在
第一个数字之前。
它
说明了卫星的轨道椭圆有扁率，
以及近地
点和远地点的轨道高度，
离心率所示。
（18）
近地点
角距
近地点角距是指在卫星的轨道平面内，
从升交点到近地点
按照卫星运行方向所走过的角度。
近地点角距的数值是一个范
围在
0～360°
之间的度数。
5
近地点角距所示。
（19）
平近点角平近点角是指平近点角与真近点角和偏近点角之间的
关系，
即卫星在椭圆轨道上的瞬间
位置。
平近点角通过开普勒
方程求得。
平近点角主要用来指示卫星在
数据中的特定的
TLE历时瞬间时刻的位置。
平近点角的数值是一个范围在
（20）平均运动
平均运动（n）是指在一
个太阳日内（24h）
，卫星在它的轨道上绕了多少圈。
动的数值可以在每天
到
17
圈，没有每天超过
圈的稳定
的地球卫星轨道。
卫星轨道周期（T）可以通过求平均运动的倒
数获得；
卫星轨道半长轴可以用平均运动的数值通过开普勒第
三定律求得。
开普勒第三定律，又称调和定律：
行星绕日一圈时
间的平
方和行星各自离日的平均距离的立方成正比。
（21）在
轨圈数
在轨圈数是指卫星从发射到
数据记录的
历
时之间卫星在轨道上绕行的总圈数。
在轨圈数的最后一位数是
小数。
信息导航电文格式
文章出处:
与非网
更新于
2008-
04-22
13:
39:
32
什么是
GPS,全球定位系统属于美国第二代卫星
导航系统，是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它
采纳了子午仪系统的成功经验。
和子午仪
系统一样，
全球定位
系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。
该系统的空间部分使用
颗高度约
2.02
万千米的卫星组成卫
星星座。
21+3
颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为
11
小时
58
分，分布在六个轨道
面上
（每轨道面四颗）
轨道倾角为
55
度。
，
卫星的分布使得在全球的任何地方，
任何时间都可
观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形
（DOP）。
这就提供了在时间上连续的全球
导航能力。
星已发展至
Block
II
型式的定位卫星，由
Rockwell
International
制造，在轨道上重量约
1,900
磅，太阳能接收板长度约
尺，
于
1994
年完成第
颗卫星的发射。
因此目前太空中有
24
颗
卫星可供定位
运用，绕行地球一周需
12
恒星时[1]，
每日可绕行地球
周，这也就是说，不
论任何时间，任何地点，
至少有
颗以上的卫星出现在我们的上空。
目前全球有五个地
面卫星监控站，分布于夏威夷、亚森欣岛、迪亚哥加西亚、瓜
加林岛、科罗拉多泉，这些卫星地面控制站，同时监控
星的运作
状态及它们
在太空中的精确位置，主地面控制站更负
责传送卫星瞬时常数
（Ephemera'
s
Constant）
及时脉偏差（Clock
Offsets）的修正量，再由卫星将
这些修正量提供给
接收
器做为定位运用。
系统的优势包括：
1）定位精度高
应
用实践已经证明，
相对定位精度在
50KM
以内可达
10-6
，
100-500KM
可
达
10-7，1000KM
可达
10-9。
在
300-
1500M
工程精密定位中，1
小时以上观测的
解其平面其平面位
置误差小于
1mm，与
ME-5000
电磁波测距仪测定得边长比较，
其边长较差最大为
0.5mm，校差中误差为
0.3mm。
2）观测时
间短随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，
20KM
以内相对静态定
位，仅需
15-20
分钟；
快速静态相对定
位测量时，当每个流动站与基准站相距在
15KM
以内时，流动
站观测时间只需
1-2
分钟，然后可随时定位，每站观测只需
几
秒钟。
3）测站间无须通视
测量不要求测站之间互相通视，
只需测站上空开阔即可，因此可节省大量的造标费用。
由于无
需点间通视，点位位置可根据需要，可稀可密，使选点工作甚
为灵活，也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。
4）可提供三维坐标
经典大地测量将平面与高程采用不同方法分
别施测。
可同时精确测定测
站点的三维坐标。
目前
GPS
水准可满足四等水准测量的精度。
5）操作简便
随着
接
收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程
度；
接收机的体积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工
作者的工作紧张程度和劳动强度。
使野外工作变得轻松愉快。
6）全天候作业
观测可在一天
小时内的任何时间
进行，不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。
7）功能多、应用广
系统不仅可用于测量、导航，还可用
于测速、测时。
测速的精度可
0.1M/S
，测时的精度可达几
十毫微秒。
可以看到，GPS
应用领域正在不断扩大。
当初设计
系统的主要目的
是用于导航，收集情报等军事目的。
但是，
后来的应用开发表明，GPS
系统不仅
能够达
到上述目的，而
且用
卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至
毫米
级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级
至厘米级精
度的速度测
量和毫微秒级精度的时间测量。
综上
所述，全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄
今最好的导航定位系统。
随着全球定位系统的不断改进，硬、
软件的不断完善，应
用领域正在不
断地开拓，目前已遍及国民
经济各种部门，并开始逐步深入人们
的日常生活。
经近
年
我国测绘等部门的使用表明，
以全天候、
高精度、
自
动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功
地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航
和管制、地壳运动监测、工程变形
监
测、资源勘察、地球动力
学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技
术革命。
其
实
系统包括三大部分：
空间部分——GPS
卫星星座；
地
面控制部
分——地面监控系统；
用户设备部分——GPS
信号接
收机。
信号接收时,会受到很多的外界的干扰,比如有云
层电离层,还有的就天气的影响,等等都会对信号造成误差的,这
些我们不用管,我们现在关心的
导航电文格式如何解析,
格式如下:
首先要明确
电文的数据结构，下面是一段
导航电文的片断：
$GPGGA,091047.00,3959.7618,N,11619.5350,E,1,07,2.3,60.0,M,-
6.5,M,,*4A$GPGLL,3959.7618,N,11619.5350,E,091047.00,A*0C
$GPGSA,A,3,02,30,24,04,17,23,05,,,,,,2.8,2.3,1.7*3E
$GPRMC,091047.00,A,3959.7618,N,11619.5350,E,0.0,0.0,140105,,*
3A$GPVTG,0.0,T,,,0.0,N,0.0,K*2D
$GPGSV,3,2,12,02,45,287,45,13,31,091,,05,27,293,48,17,23,270,37*
7E
$GPZDA,091048.00,14,01,2005,,*61
电文中每一行所代表的含
义有所不同，具体的定义如下：
①GPGGA
定位数据
所有
的信息由$开始，
以换行结束，
紧跟着$后的五个字符解释了信
息的基本类型，多重的信息之间用逗号隔开.<
CR>
：
回车控制
符
<
LF>
换行控制符
$
GPGGA,
hhmmss,
XXXX.XXXX,
N/S,
XXXXX.XXXX,
E/W,
X,
XX,
XXX,
0/-XXXX,
M,
0/-
XXXX
*hh<
8
9
13
14
15
1：
世界时（UTC）：
hh：
时
mm：
分
ss：
秒
北京时间（东八
时区）=UTC+8（小时）2：
纬度：
“度度分分.分分分分”方式
表示。
小数点后也以分为单位
3：
N：
北纬
S：
南纬
4：
经度：
“度度度分分.分分分分”方式表示。
小数点后也以分为单位
5：
E：
东经
W：
西经
6：
质量指示
0：
未定位
定位
2：
差分
7：
使用到的卫星数
0~12
8：
HDOP
值
水平方向的定位精度劣化程度系数。
维定位时也会输出
HDOP
值。
但在未定位时输出“099”。
如果输出语句的经纬度输
出设置精度达不到
1/10000
时，小数点后省略。
9：
天线高度
正数，高于海平面
-：
负数，低于海平面
10：
天线高度单位
m
11：
地理高度0：
正数，高于海平面-：
负数，低于海平面
12：
地理高度单位
13：
DGPS
修正经过的时间
差分数据时龄
单位=秒14：
差分基准站发播的ID编号15：
校验和
②GPGLL地理位置，纬度/经度$
GPGLL,
XXXX.XX,
XXXXX.XX,
E/W
*hh
纬度
北纬
经度
校验和
算法同①
③GPGSA
DOP
和星历
$GPGSA,
A,
XX,…………,
XX.X,
XX.X,
二维/三维定位方式指示
A：
自动
M：
手动
定位状态：
二维定位
三维定位
使用到的卫星编号：
最大
颗卫星的编号（卫星编号
1~32），
最大可有
卫星的编号，12
颗卫星以下的情况，省略卫星
”
编号，只输出“，。
PDOP
值：
保留小数点后
位。
二维
定位情况下不输出。
未
6、校验和：
同①
④GPRMC
推荐最小数
据量的GPS具体内容/传输数据$GPRMC,
A/V,
XXXX.XXX,
N/S,
XXXXX.XXX,
XXX.X,
5
XXXXXX,,*hh
1、世界时（UTC）
分
2、定位状态：
V：
3、纬度：
4、N：
5、经度：
6、E：
7、对地速度：
单位为节，1
节（knot）=1852m/h
8、方位角：
真北方向为
0°
顺时针方向计算，最大
359.9°
，四位输出；
也
称作航向角
9、
日
期：
按日、月、年格式（年按两位）输出
10、校验和：
同
①注意：
定位中断后，输出最后一次的定位的经纬度和方位。
⑤GPVTG
方位角和对地速度
$GPVTG,
T,,,XXX.X,
N,
K
1、
方位角：
，顺时针
方向计算，最大
2、
真方位
3、对地速度4、速度单位：
单位为节，1节（knot）
=1852m/h
5、对地速度6、速度单位：
单位为：
公里/小时
（Km/h）
7、
校验和：
⑥GPGSV
可收到信号的
星
$GPGSV,
XX,………………,*hh
语句总数
当前语句号
3、
当前视野范围内
的可能收到的卫星（符合仰角门限值）总数4、卫星编号
（01~32）
5、
卫星水平仰角
（0~90
゜）
6、
卫星方位角
真
北方向为
゜，顺时针方向计算，最大
359
゜，三位输出
7、
信躁比
（0~25dB）
注：
各卫星的编号，仰角、方位角、S/N
值为
一组数剧，每条语句可输出
组
此类数据。
在可收到的卫星数
量小于
颗的情况下，其他数值省略，只输出
“，。
8、校验
和：
⑦GPZDA
时间和日期
$GPZDA,
XX,
XXXX,,
2、日
3、月
4、年
5、校验和：
以上就是
的导
航电文格式，在了解了
的电文格式以后，我们进
一步对
算法进行分析和设计。
浅析差分
的算法及数
据格式点击次数：
889发布时间：
2009-11-20
14:
38:
54何怡
1，李扬继
?
摘
要：
简要介绍了
25XL
的星历数据及位
置数据遵从的标准，详述了差分
技
术在消除电离层、对
流层误差方面的算法，同时对
RTCM
SC-104
电文格式进行了分
析，并在
此基础上给出了构造
格式差分数据的
方法，
为相应产品的开发提供了有益的经
验。
一、引言?
利用最简单的
码定位，精度可达到
14m；
利用
定位，精度可达到3m。
美国政府曾经采取SA（Selective
Availability）政策，人为地将误差引入卫星时钟和卫星数据中，
极大地限制了精确定位技术的应用。
现在美国根据形势
升级会员 