卫星导航电文是用户利用卫星导航信号进行导航定位时一组必不可少的数据。

导航电文由各导航卫星系统的地面监控站采集的数据经过主控站数据处理和分析之后，再经过地面注入站将最新的电文信息上行注入导航卫星并向用户播发，电文内容随时间不断更新（如图1所示）。中国北斗卫星导航系统（简称北斗系统或BDS）、美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯（GLONASS）、欧盟伽利略（Galileo）系统等主要卫星导航系统都向用户播发导航电文，不同系统导航电文的电文结构、内容、更新频率、比特率都不尽相同，详细内容可参考各系统的空间信号接口控制文件（ICD）。

图1 卫星导航电文的生成过程示意图

导航卫星将电文数据流调制成高频信号，数据传输时按逻辑分成不同的页（或称为帧），每一页又分为若干子页（或称为子帧），每个子页由若干数据位组成。一个完整的卫星导航电文由若干不同的页组成，接收机至少需要接收一个完整的导航电文才能实现其功能。

对于美国GPS系统导航电文（如图2所示），电文每一页包含1500个数据位，分为5个子页，每个子页300位，每子页按顺序分为10个字，每个字有30位。每个子页开头是遥测字（TLM）和交接字（HOW）。遥测字作为捕获导航电文的前导，其中所含的同步信号，为各子帧提供一个同步的起点，使用户便于解译电文数据。交接字主要是向用户提供捕获P码的Z计数。一个完整的GPS导航电文包括25页，在所有的25页中，第1到第3子页的内容都相同，为不同卫星的星历数据，也就是说GPS接收机每30秒就能接收到卫星完整的星历和时钟数据。在导航电文的第2、3、4、5、7、8、9、10页的第4子页，发送的是第25到第32颗卫星的历书数据，每一子页传送一颗卫星的历书数据。第18页传送电离层影响的修正值以及协调世界时（UTC）和GPS时间的误差值。第25页包括所有32颗卫星的配置信息和第25到32颗卫星的状态信息。导航电文第1到第24页的第5子页，发送的是第1到第24颗卫星的历书，每一子页发送一颗卫星的历书数据。第25页发送第1到第24颗卫星的状态信息和原始历书时间。

图2 GPS系统卫星导航电文结构示意图

对于北斗系统，导航电文根据速率和结构不同，分为D1导航电文（如图3所示）和D2导航电文（如图4所示）。D1导航电文速率为50位每秒，并调制有速率为1千位每秒的二次编码，内容包含本卫星基本导航信息、全部卫星历书信息及与其他系统时间同步信息。D1导航电文由超帧、主帧和子帧组成。每个超帧为36 000比特，历时12分钟，每个超帧由24个主帧组成（24个页面）；每个主帧为1500比特，历时30秒，每个主帧由5个子帧组成；每个子帧为300比特，历时6秒，每个子帧由10个字组成；每个字为30比特，历时0.6秒。D2导航电文速率为500位每秒，内容包含基本导航信息、北斗系统的差分及完好性信息、格网点电离层信息。D2导航电文由超帧、主帧和子帧组成。每个超帧为180 000比特，历时6分钟，每个超帧由120个主帧组成，每个主帧为1500比特，历时3秒，每个主帧由5个子帧组成，每个子帧为300比特，历时0.6秒，每个子帧由10个字组成，每个字为30比特，历时0.06秒。北斗系统中地球轨道（MEO）和倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星的B1I信号播发D1导航电文；地球同步轨道（GEO）卫星的B1I信号播发D2导航电文。

图3 北斗系统D1导航电文帧结构示意图

图4 北斗系统D2导航电文帧结构示意图

卫星导航电文包含众多用户导航定位时需要的信息，其主要内容和作用如下。

用户用来计算卫星位置和速度的一组参数，各导航卫星系统播发的广播星历参数主要有两种类型：①参考时刻卫星的6个开普勒轨道根数和9个轨道摄动参数，采用这种广播星历的卫星导航系统有GPS、BDS、Galileo；②参考时刻卫星的位置、速度、加速度参数，用户需通过轨道动力学方程积分得到卫星位置和速度，采用这种广播星历的卫星系统有GLONASS。基于广播星历参数计算卫星位置和速度的算法在各导航卫星系统的ICD文件中均有详细说明及对应计算公式。

用户在导航定位时对卫星钟差进行修正的参数，一般采用二次多项式来拟合卫星钟差，即播发参考时刻的钟差、钟速和钟漂。各系统导航电文播发的钟差参数相对的频率基准不同，GPS、GLONASS播发的钟差参数是相对于L1和L2两个频率无电离层组合的频率基准，BDS相对于B3频点，Galileo系统则播发两种频率基准（E1/E5a、E1/E5b）的钟差。

单频用户在进行导航定位时用来修正电离层延迟的一组参数。不同导航卫星系统播发的电离层修正参数不一样，如GPS采用8参数的克洛布查尔（Klobuchar）模型；Galileo系统采用3参数的NeQuick模型；BDS采用8参数北斗电离层模型，另外，北斗的D2导航电文中还播发用于增强服务的格网电离层信息。

导航信号由数字信号处理器处理后经星上发射链路到达卫星天线相位中心时会产生时间延迟，称为硬件延迟，由于卫星上各个频点的导航信号发射链路并不完全相同，不同频点间的硬件延迟并不完全一致，其差值称为差分码偏差（DCB）或信号传播群时延（TGD）。GPS、BDS、Galileo等系统导航电文中都播发信号传播群时延参数，GLONASS导航电文中没有播发该参数。

用来描述卫星工作状态、健康信息的参数。GPS、BDS、Galileo、GLONASS等导航卫星系统导航电文中都播发相应的参数。

系统内其他卫星的概略星历及其工作状态信息，也称为卫星历书。利用导航历书可以进行卫星的可见性预报，制订观测计划，也可以用来快速跟踪和锁定卫星信号。