卫星导航系统导航电文结构特点及性能评价

    导航电文是根据各个监测站的原始数据，由主控站进行分析处理，生成之后传送给卫星，在卫星上进行导航电文的差错控制、格式编排以及载波调制等，然后按照一定的顺序进行发送，用户在接受之后经过解码、译码等过程，解析出相关的导航电文，然后用于导航定位之中，本文通过对导航电文的内容和特点，对导航电文的性能进行了有效的评价。

一、导航电文的内容

    为了更好地实现对卫星的导航定位，导航电文通常包括卫星位置、卫星时钟改正、系统时间等一系列的数据，它们是导航电文中最基本、最重要的组成部分，而且还必须具有一定的实效性。通常为了提高卫星系统的服务性能，导航电文中还包含卫星的工作情况信息，对于卫星工作情况的信息，实效性更强，远远超过对卫星位置数据的要求。此外，在导航电文中还有部分卫星日程表的数据，这为用户获取卫星信号提供了极大的便利。

二、导航电文的特点

    根据导航电文获取内容时效性，一般将导航数据分为非即时数据和即时数据，通常用户接收方希望尽快获取卫星时钟改正数据、卫星星历数据等，以便能够及时对卫星进行定位，对于其他方面的数据要求则不那么紧迫，因而，从整体上来看，对于不同时效性的数据，导航电文都能做到有效的控制和播报。

    其次，导航电文在给用户提供定位数据的基础上，还给用户提供相应的系统时间，一般来说，导航电文是以一定长度的帧为基本单位，向用户进行发送，同时，系统时间与帧的发送时间是相互对照的，用户在接收卫星数据的过程中可以获得系统时间。在同一个帧中，导航电文的内容与系统时间的关系多种多样，当关系不固定时，在每个帧中要给出本帧电文内容相关的标识信息。

    最后，要想确保用户接收机在获取卫星信号之后，将数据进行同步化处理，及时准确地获取数据，这就还需要导航电文提供相应的数据同步技术，利用相关的检查纠错设备，及时发现数据传输中的偏差，进行纠正和修改，确保导航信息的准确、高速传递。

三、导航电文的性能评价

1、数据单元的总数据量

    一个数据单元是指以重复周期最长的数据周期为标准，作为一个计量单位，在这期间所有发送的数据即是总数据量，但是由于每个数据的重复周期不一样，在同一个数据单元之内，还会存在数据多次重发的现象。因此，在数据重复周期相同时，总数据量就会降低，相应地导航电文的数据发送率也降低了，这样可以提高通信数据的准确性。

2、用户接收机的首次定位时间

    对导航性能进行考察时，其中一项很重要的指标就是用户接收机的首次定位时间。它是指用户在获取卫星信号之后，从开始接受导航电文到最后准确定位的时间，其中还包括定位的计算时间、对数据进行改正的时间等。用户接收机的首次定位时间是由数据的发送速率、发送的数据量、重复周期等几方面共同决定的，但是由于导航电文的结构各一，在计算首次定位时间时方法也不一样，要注意加强区分。

3、电文结构的灵活性

    导航电文还具有灵活性的特点，主要是指在电文结构中，一般会预留一些数据空间，用来容纳一些突发的电文信息和内容，同时，根据电文的相关内容，还可以修改电文的更新日期和发送日期，这些特点都在一定程度上体现了电文结构的灵活性。

4、通信资源的利用率

    通信资源的利用率是衡量通信资源是否合理利用的重要标准，通常用电文中空白的数据段所占的数据位数，比上电文的总数据量，这主要适用于结构比较固定的导航电文，对于那些数据发送没有规律的导航电文来说，要根据实际情况，进行恰当的处理。

    本文通过对GPS和GLONASS导航电文的性能进行调查分析，从以上几个方面对GPS和GLONASS导航电文的性能进行对比，得出了GPS在总数据量上较GLONASS数据量大，首次定位时间速率也比较快，对于通信资源的利用率也比较高等诸多的优势，是一种比较好的导航电文结构。GLONASSS导航电文结构要不断改进自身的内容和结构，不断提升自身的导航性能。如下图表1所示。

表1 导航电文的性能评价

总结：

    本文通过对卫星导航系统的导航电文的内容、特点进行介绍，从数据单元的总数据量、用户接收机的首次定位时间、电文结构的灵活性、通信资源的利用率等几个方面对导航电文进行性能评价。随着卫星导航技术的不断发展，导航电文所包括的内容、电文的结构也会发生相应的变化，因此，要注重对性能评估方法的不断更新和改进。

参考文献：

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