1.3.3. Структура та зміст навігаційних даних, переданих із супутників gps

1.3.3.1. Загальна характеристика формату повідомлення

Основне повідомлення, передане з кожного навігаційного супутника GPS, формується у вигляді кадру. Потік навігаційних даних передається зі швидкістю 50 біт/сек. Тривалість інформаційного символу «0» або «1» дорівнює 20 мсек.

Кадр складається з п'яти підкадрів. Підкадри з 1 по 3 містять по 300 інформаційних символу. Триста інформаційних символу розділяються на 10 слів по 30 символів у слові.

Підкадри 4 й 5 містять по 25 сторінок. Кожна сторінка складається з 300 інформаційних символів (або розрядів), які також розділені на 10 слів по 30 символів у слові.

Таким чином, сформованих кадр завжди містить 1, 2, 3 підкадри, одну сторінку з підкадра 4 й одну сторінку з підкадра 5.

Оскільки кожен рядок або сторінка має обсяг 300 символів, тривалість символу 20 мсек, той час передачі кадру з п'яти підкадрів становить 30 сек, час передачі рядка (сторінки)- 6 сек, час передачі всього повідомлення (25 кадрів)- 12.5 хв. Період повторення підкадрів 1-3 становить 30 сек, періоди повторення сторінок з підкадрів 4 й 5 більший час, що обумовлено значимістю переданої інформації.

Формат повідомлень підкадрів 1-3 і рядків (сторінок) підкадрів 4, 5 зображений в табл. 5.

Таблиця 5.

Усього 300 біт (старші розряди ліворуч, молодші праворуч)

Слово 1

Слово 2

Слово 3

Слово 4

Слово 5

Слово 6

Слово 7

Слово 8 | Слово 9

Слово 10

TLM

Р

HOW

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

1-24

6

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розряди

Розташування інформації, переданої з навігаційного супутника GPS наведене в табл. 6.

Таблиця. 6

Зміст кадру	Зміст підкадру
Підкадр 1	Слово TLM	Слово HOW	Номер тижня GPS, точність, стан і параметри корекції часу супутника
Підкадр 2	Слово TLM	Слово HOW	Інформація про ефемерид супутника
Підкадр 3	Слово TLM	Слово HOW	Інформація про ефемерид супутника
Підкадр 4 (25 сторінок)	Слово TLM	Слово HOW	Альманах і стан супутників з номерами 25-32, конфігурація супутників, ознаки, дані іоносфери й всесвітня шкала часу (UTC), спеціальні повідомлення, резервні розряди
Підкадр 5 (25 сторінок)	Слово TLM	Слово HOW	Альманах і стан супутників з номерами 1-24, опорний час, номер тижня альманаху, резервні розряди

У форматі табл. 5 після кожного слова є 6 перевірочних бітів, що займає розряди 25-30 кожного слова. Інформація передається старшими розрядами вперед.

Слово. Кожне слово рядка (сторінки) підкадрів 1-5 містить 30 символів (розрядів). Шість молодших розрядів кожного слова мають перевірочні символи для контролю й перевірки правильності переданої інформації.

Рядок (сторінка). Кожен рядок (сторінка) підкадрів 1-5 починається зі слів TLM (перше слово), HOW (друге слово).

Перше слово телеметрії (TLM) включає преамбулу (8 старших розрядів), телеметричне повідомлення для санкціонованих споживачів, два резервних розряди й 6 молодших розрядів для перевірочних символів.

Друге слово передачі (ключ, HOW) містить 19 молодших розрядів 29-розрядного Z-відліку (див. окремий параграф), три розряди (20, 21, 22) для ідентифікатора (ID) підкадра, два розряди (23, 24) резервних й 6 розрядів перевірочних символів.

Ідентифікатор (ID) для підкадрів 1, 2, 3, 4, 5 приймає відповідно значення: 001,010,011,100,101.

1.3.3.2. Z-відлік

Кожен навігаційний супутник формує 1.5- секундну епоху (момент часу)

для точного відліку й прив'язки часу. Відлік часу, установлений таким чином, називається Z- відліком.

Z- відлік надається споживачеві у вигляді 29-розрядного двійкового числа. Десять старших розрядів (MSB) Z- відліку є двійковим поданням послідовного номера поточного тижня. Відлік тижнів лежить у межах від 0 до 1023. Нульовий стан відповідає тому тижню, що починається з 1.5-секундної епохи в нульовий (приблизно) тимчасовій крапці всесвітнього часу (UTC). По закінченні GPS- тижня з номером 1023 номер тижня скидається в нуль (0). При цьому споживач при переході від системного часу GPS до календарної дати попереднього 1024 тижня враховує (додає).

Тиждень - це сама більша одиниця виміру часу в системі GPS. Тиждень визначений як 604800 секунд. Тобто:

Тиждень=7доби*24години*60хвилин*60 секунд=604800секунд.

Нульовий відлік часу GPS визначений опівночі з 5 на 6 січня 1980 року.

Дев'ятнадцять наступних розрядів Z-відліку, розташованих у слові 2 (HOW), визначаються як кількість 1.5-секундних інтервалів відлічених від моменту переходу «кінець/початок» будь-якого тижня. Відлік лежить у межах від 0 до 403199. Число 403199 є кількість 1.5- секундних інтервалів у тижні (в 604800 секундах).

У таблиці на конкретних даних приводиться пояснення Z-рахунку.

Протягом тижня передана в 17 старших розрядах слова 2 інформація в десятковому еквіваленті змінюється в діапазоні від 0 до 100799 із кроком 1, що відповідає 6 секундам тобто тривалості передачі інформації 1 підкадра. Можна відзначити, що за тиждень кожен навігаційний супутник транслює споживачам 100800 підкадрів (рядків).

Початок кожного підкадра відповідає відліку, зазначеному в 17 старших розрядах слова 2 переданих у попередньому підкадрі.

Таблиця 7.

Пояснення Z рахунку

Десятковий еквівалент Z-рахунку 1крок=1.5 сек	19 двійкових розрядів Z-рахунку (курсивом виділені 17 співпадаючих старших розрядів)	17 старших двійкових розрядів Z-рахунку (передаються в підкадрі I-1)	Десятковий еквівалент 17 старших розрядів Z-рахунку 1крок=6 сек	Під-кадр
403160	1100010011011011000	11000100110110110	100790	I
403161	1100010011011011001
403162	1100010011011011010
403163	1100010011011011011
403164	1100010011011011100	11000100110110111	100791	I+1
403165	1100010011011011101
403166	1100010011011011110
403167	1100010011011011111
403168	1100010011011100000	11000100110111000	100792	I+2
403169	1100010011011100001
403170	1100010011011100010
403171	1100010011011100011
403172	1100010011011100100	11000100110111001	100793	I+3
403173	1100010011011100101
403174	1100010011011100110
403175	1100010011011100111
403176	1100010011011101000	11000100110111010	100794	I+4
403177	1100010011011101001
403178	1100010011011101010
403179	1100010011011101011
403180	1100010011011101100	11000100110111011	100795	I+5
403181	1100010011011101101
403182	1100010011011101110
403183	1100010011011101111
403184	1100010011011110000	11000100110111100	100796	I+6
403185	1100010011011110001
403186	1100010011011110010
403187	1100010011011110011
403188	1100010011011110100	11000100110111101	100797	I+7
403189	1100010011011110101
403190	1100010011011110110
403191	1100010011011110111
403192	1100010011011111000	11000100110111110	100798	I+8
403193	1100010011011111001
403194	1100010011011111010
403195	1100010011011111011
403196	1100010011011111100	11000100110111111	100799	I+9