GB/T39414.2-2020
北斗卫星导航系统空间信号接口规范第2部分：公开服务信号B2a
InterfacespecificationforsignalinspaceofBeiDounavigationsatellitesystem—Part2:OpenservicesignalB2a
- 中国标准分类号（CCS）V04
- 国际标准分类号（ICS）49.020
- 实施日期2021-06-01
- 文件格式PDF
- 文本页数52页
- 文件大小3.72M
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北斗卫星导航系统空间信号接口规范第2部分：公开服务信号B2a
国家标准 GB/39414.2一2020 北斗卫星导航系统空间信号接口规范 第2部分:公开服务信号B2a nterfacespeeifieationforsignalinspaeeofBeiDounavigationsatellitesystem Part2:OpenservicesignalB2a 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB;/T39414.2一2020 目 次 前言 引言 范围 规范性引用文件 2 术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 北斗系统概述 4.1空间星座 4.2坐标系统 4.3时间系统 信号特性 5.1信号结构 5.2信号调制 5.3 逻辑电平 5. 极化方式 5.5 载波相位噪声 5.6杂散 5.7相关损耗 5.8数据/码 信号 -致性 5,.9 5.10地面接收功率电平 测距码特性 6.1测距码结构 6.2B2a信号测距码 6.3非标准码 导航电文结构 14 7.1导航电文概述 14 7.2BCNAV2导航电文 15 导航电文参数和算法 21 8.1测距码编号 21 8.2信息类型 21 8.3系统时间参数 22 8.4电文数据版本号 22 8.5钟差参数 24 24 8.6群延迟修正参数
GB/T39414.2一2020 25 8.7星历参数 8.8电离层延迟改正模型参数 227 8.9中等精度历书 32 8.10简约历书 35 8.11地球定向参数 5 8.12BDT-UTC时间同步参数 36 8.13BGTO参数 38 38 8.14卫星健康状态 8.15 39 卫星完好性状态标识 39 8.16空间信号精度指数 10 8.17空间信号监测精度指数 符合性验证方法 9.1概述 9.2信号特性验证方法 9.3测距码特性验证方法 导航电文结构验证方法 9.4 9.5导航电文参数算法验证方法 附录A资料性附录多进制LDPC编译码方法及示例
GB;/T39414.2一2020 前 言 GB/T39414《北斗卫星导航系统空间信号接口规范》分为4个部分 第1部分:公开服务信号B1C; -第2部分:公开服务信号B2a 第3部分:公开服务信号B1I; 第4部分;公开服务信号B31. 本部分为GB/T39414的第2部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本部分由中央军委装备发展部提出
本部分由全国北斗卫星导航标准化技术委员会(sAC/TC544)归口
本部分起草单位;卫星导航工程中心,航天标准化研究所、北京卫星导航中心,航天科 技集团公司第五研究院、科学院微小卫星创新研究院、华中科技大学、北京航空航天大学、清华大 学、航天电子技术研究院
本部分主要起草人;宿晨庚、高为广,卢壑、既航、王维嘉,泉浩芳、,高扬、王威、王梦丽、唐祖平,黄勤、 姚刍、麻智超、董海青、陆新颖
GB/T39414.2一2020 引 言 北斗卫星导航系统分为北斗一号、北斗二号和北斗三号三个建设发展阶段
北斗卫星导航系统目 前已发布的公开服务信号包括B1I,B21,B31,B1C和B2a
其中,B1I、,B31信号在北斗二号和北斗三号 的中圆地球轨道(MEO)卫星,倾斜地球同步轨道(IGsO)卫星和地球静止轨道(GEO)卫星上播发,提供 公开服务;B2I信号在北斗二号所有卫星上播发,提供公开服务,在北斗三号卫星上将被B2a信号取代 B1C,B2a信号在北斗三号中圆地球轨道(MEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGsO)卫星上播发,提供公 开服务
GB/T39414的本部分主要定义了北斗系统空间星座和用户终端之间公开服务信号B2a的相关内 容,包括空间信号射频特性、测距码、导航电文结构、导航电文参数和用户算法等,可作为北斗卫星导航 产品设计、研制及应用的重要依据
IN
GB;/T39414.2一2020 北斗卫星导航系统空间信号接口规范 第2部分:公开服务信号B2a 范围 GB/T39414的本部分规定了北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)空间星座和用户终端之间公 开服务信号B2a的信号特性、导航电文结构及用户算法等
本部分适用于使用B2a信号的卫星导航产品的研制、生产和检验
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件
GB/T39267北斗卫星导航术语 术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 GB/T39267界定的术语和定义适用于本文件
3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件
AIF;系统告警标识(AceuraeylntegrityFlag BDcS:北斗坐标系(BeiDouCoordinateSystem) BDGIM:北斗全球电离层延迟修正模型(BeiDouGloballonospheriedelaycorrectionModel BDs:北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatellitesysterm BG;TO:北斗时与其他GNsS系统时的偏差(BDT-GssTimeOffset) BPSK:二进制相移键控(BinaryPhaseShiftKeying CGCS2000:2000大地坐标系(ChinaGeodeticCoordinateSystem2000) CRC;循环冗余校验(CyclicRedundancyCheck) DIF:;电文完好性标识(DataIntegrityFlag ECI:地心惯性坐标系)(EarthCenteredlnertial EOP:地球定向参数(EarthOrientationParameters) GEO;地球静止轨道(GeostationaryEarthOrbit) GF;伽罗瓦域(GaloisField GLONASS:格洛纳斯卫星导航系统(GlobalNavigationSateliteSystem) GNSS;全球卫星导航系统(GlobalNavigationSateliteSystem) GPS:全球定位系统(GlobalPositioningSystem) HOw;周内小时计数(HoursOfweek)
GB/T39414.2一2020 CD;接口控制文件(InterfaceControlDocument) nternationalEarthRotationandReferenceSystemsService) IERs;国际地球自转参考系服务(Int IG;SO;倾斜地球同步轨道InclinedGeoSynchronousOrbit) ssueofData,Clock 1ODC;钟差参数版本标识(Iss IODE:星历参数版本标识(IssueofData,Ephemeris IRM:IERS参考子午面(IERSReferenceMeridian) IRP:IERS参考极(IERSReferencePole LDPC;低密度奇偶校验(L.owDensityParityCheck) L.SB;最低有效位(LeastSignifcantBit) MEO;中圆地球轨道(MediumEarthOrbit) MJD;约化儒略日(ModifiedJulianDate) MSB;最高有效位(MostSignificantBit) NTSC;国家授时中心 TimeServieeCenter) National -RandomNoise PRN:伪随机噪声(Pseudo- RHCP:右旋圆极化(RightHandCireularPolarization RMS;均方根RootMea IeanSquuare FaE) SIF;信号完好性标识(Sinm ingallntegrity SpaceAccuracy SISsA:空间信号精度(Sin ingal SISAI:空间信号精度指数(SingalinSpaceAccuracyIndex SISMA;空间信号监测精度(SingalinSpaceMonitoringAccuracy SISMAl:空间信号监测精度指数(SingalinSpaceMonitoringAccuracyIndex sOH;小时内秒计数(SecondsofHour) TEC:总电子含量(TotalEleetronContent) TECu;总电子含量单位(TotalElectronContentunit UT;世界时(Universalimme' wN:整周计数(weekNumber) 北斗系统概述 4.1空间星座 北斗全球系统标称空间星座由3颗GEO卫星、3颗IGsO卫星和24颗MEO卫星组成,并视情部 署在轨备份卫星
GEO卫星轨道高度35786km,分别定点于东经80°、l10.5"和l40";IGsO卫星轨道 高度3578Gkm,轨道倾角55";MEO卫星轨道高度21528km,轨道倾角55"
4.2坐标系统 北斗系统采用北斗坐标系(BDCS),北斗坐标系的定义符合IERS规范,与cGCS2000定义一致(具 有完全相同的参考椭球参数),具体定义如下 原点、轴向及尺度定义包括 a 原点位于地球质心; 1 Z轴指向IERS定义的参考极(IRP)方向， 2) 3) X轴为IERS定义的参考子午面(IRM)与通过原点且同Z轴正交的赤道面的交线 Y轴与Z、X轴构成右手直角坐标系; 4 5 长度单位是国际单位制(SI)米
GB;/T39414.2一2020 b 参考椭球定义;BDCS参考椭球的几何中心与地球质心重合,参考椭球的旋转轴与乙轴重合
BDCS参考椭球定义的基本常数见表1
表1BDcS参考椭球定义的基本常数 序号 参数 定义 长半轴 a=6378137.0m 地心引力常数包含大气层 M=3.986004418×10m'/s f=1/298.257222101 扁率 地球自转角速度 Q.=7.2921150×10-》rad/s 4.3时间系统 北斗系统的时间基准为北斗时(BDT)
BDT采用国际单位制(SI)秒为基本单位连续累计,不闺 秒,起始历元为2006年1月1日协调世界时(UTC)00时00分00秒
BDT通过UTc(NTSC)与国际 UTC建立联系,BDT与国际UTC的偏差保持在50ns以内(模1s)
BDT与UTC之间的闰秒信息在 导航电文中播报
信号特性 5.1信号结构 B2a信号的载波频率、调制方式及符号速率见表2
表2B2a信号结构 载波频率/MHz 信号 信号分量 符号速率/ 调制方式 /sps 数据分量2a_data BPSK(10) 200 B2 1176.45 导频分量B2a_pilot BPSK(10 5.2信号调制 一化的复包络形式来描述信号调制方式
假设一个调制信号的复包络表达见公式(1). 采用功率归一 sx()=sxi()十jsx() l 式中: 复包络基带信号; sxt 复包络的实部,代表信号的同相分量; sx1( 虚数单位; 复包络的虚部,代表信号的正交分量
sxa( s.()基带信号形式,描述了调制信号在载波调制之前所真正包含的信号结构与信息内容
该调制 信号也可以表示为带通信号见公式(2): sx()=VP[x()eos(2Tf)一sx()sn(2x/x)7 式中: Sx 带通信号;
GB/T39414.2一2020 信号功率; -信号载波频率
Sx(t)完整地表达了一个经载波调制后的带通信号
因此,基带信号sx()和带通信号Sx()是同 一个信号的两种表达方式,二者可以相互转换
B2a信号的复包络可以表示为公式(3): ，t SB.()=s比Ad山sa(t)十js2Alls 式中 t 数据分量,由导航电文数据De山n()和测距码C元d山a()调制产生; sAdaa 导频分量,仅包括测距码CL心l(t). t sBB礼pl 数据分量与导频分量的功率比为1;1,二者均采用BPSK(10)调制方式
两分量的数学表达式见 公式(4)和公式(5): s脱见dn(t D2ada1C2ad( 5 s比儿nml(t C脱Ll( .t)的数学定义见公式(6): 数据分量中D是din D t) ,t一kT de儿d山in[k]pT儿 )1BL.din adain 式中 -B2a信号的导航电文数据码; d2a.dhn 0s！T (t 是宽度为丁的矩形脉冲函数; r6 其他 相应的数据码片宽度
Ta ,t)和C 说叫mln()测距码的数学表达式见公式(7)和公式(8): BLde t c风d[]pr.e,(/-Ne儿山h"十)TEea) Cm.e." NBlat一1 []prE.(-(N气n十)T-e.
(8 C心lm( C12ilon 式中 -数据分量和导频分量的测距码序列(取值为土1) c比.A和c比Ma N和N
对应分量的测距码码长,其值为主码码长与子码码长的乘积,数据分量为 10230×5,导频分量为10230×100; TB,=1/R2a B2a信号的测距码码片宽度; -B2a信号的测距码迷率 R,=10.23Mps B2a信号的分量组成,以及各分量的调制方式、相位关系和功率比见表3
表3B2a信号调制特性 分量 调制方式 相位关系 功率比 BPsK(1oy t 1/2 s2a山a 1/2 BPSK(10) 90 ata() S12儿Mn 5.3逻辑电平 调制信号的逻辑电平与信号电平之间的对应关系见表4
GB;/T39414.2一2020 表4逻辑电平与信号电平之间的映射关系 信号电平 逻辑电平 一1.0 十l.0 5.4极化方式 卫星发射信号为右旋圆极化RHCP) 5.5载波相位噪声 未调制载波的相位噪声谱密度应满足单边噪声带宽为10Hz的三阶锁相环的载波跟踪精度达到 0.1rad(RMS)
5.6杂散 卫星发射的杂散信号不超过一50dBc. 5.7相关损耗 由星上载荷失真导致的相关损耗不超过0.6dB. 5.8数据/码一致性 每个数据符号的边沿与码片的边沿对齐,周期性的测距码第一个码片的起始时刻与数据符号位起 始时刻对齐
每个子码的边沿与主码的边沿对齐,主码第一码片起始时刻与子码码片起始时刻对齐 5.9信号一致性 任意信号分量间伪码相位互差不超过10ns
5.10地面接收功率电平 当卫星仰角大于5",在地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0dB增益时,卫星发射的导航信 号到达接收机天线输出端的最小功率电平见表5
表5地面接收的最小功率电平 信号 卫星类型 最小接收功率"/dBw -156 MEO卫星 2a GSO卫星 158 对于包含数据分量和导频分量的信号,最小接收功率为数据和导频的合路功率,数据、导频之间的功率分配由 调制方式定义,分量间的有效功率比偏差小于0.5dB
卫星播发的2a信号具有以下特性;波束轴向相对于地 球边缘滚降不超过2dB.
GB/T39414.2一2020 测距码特性 6.1测距码结构 B2a信号测距码采用分层码结构,由主码和子码相异或构成
子码的码片宽度与主码的周期相同
子码码片起始时刻与主码第一个码片的起始时刻严格对齐,时序关系见图1
第主码网制 第1主码周期 第&主码朋期 N个码片 M个码片 N个码片 主码 子码 第1码片 第2码片 第M码片 复合码 总码片数M×N 图1主码、子码时序关系示意图 B2a信号测距码参数见表6
表6B2a信号测距码参数 信号分量 主码码型 主码码长 主码周期/ms 子码码型 子码码长 子码周期/ms 2a数据分量 Gold 10230 固定码 B2a导频分量 Gold 10230 Weil码截短 100 100 对于MEO和IGs0卫星,每颗卫星对应唯一的测距码编号(PRN号),同一颗卫星播发的B1C和 B2a信号采用相同的PRN号
6.2B2a信号测距码 6.2.1B2a信号主码 B2a信号主码的码速率为10.23Meps,码长为10230,由两个13级线性反馈移位寄存器通过移位 及模二和生成的Gold码扩展得到
B2a数据分量主码见公式(9): gi(.x)=1十.x十.r十r十" .9 十r1十" g2(.z=1十.x十.x十.r”十.xl B2a导频分量主码见公式(10): g1(.r=1十r了十.r.r了十工 10 .r=1十.r十.r》十.r了十.r g? 具体实现见图2和图3
GB;/T39414.2一2020 时钟码速率 Gi,.青存器" G,1c,1ln c, 寄存器1复位控制 寄存器 S,S,过S,3" 初始值 输出 寄存器2 S8 初始值 寄存器2复位控制 C2,10C2,I1C2,12C2,13 寄存器2 田异或门 图2B2a数据分量的主码发生器 时钟码速率) cic.nleiG.a寄存器1 寄存器1复位控制 寄存器1 S,.nSs,sL过|s, S,3 初始值 输出 寄存器2 S,n|Sm 初始值 C2,6 2.e2.,12 寄存器2 寄存器2复位控制 田异或门 图3B2a导频分量的主码发生器 在同一卫星上,B2a信号两个分量的主码生成多项式不同,但采用相同的初始状态:寄存器1的初 始值均为全1,寄存器?的初始值在表7,表8中给出,排列方式为[S.S.2,Sa,,S.]
在主码周 期起始时刻,寄存器1和寄存器2同步复位;主码周期中,第8190码片的结束时刻,寄存器1需复位.
重复以上过程,得到长度为10230的测距码 B2a信号测距码共有126个
,数帮码导频码各3个
具体参数见表》和表8
表了和表8中,头 24个码片和末尾24个码片用八进制表示,最高有效位(MsB)先传
表7B2a数据分量的主码参数 PRN号 寄存器2初始值(二进制 头24个码片(八进制 末尾24个码片(八进制 1000000100101 26771056 42646672 1000000110100 64771737 43261240
GB/T39414.2一2020 表7(续 PRN号 寄存器2初始值(二进制 头24个码片(八进制 末尾24个码片(八进制 100001010110l 22570544 22122147 1000101001111 03270060 37130044 100010101010l 25270173 62604441 1000110101110 42473731 32223757 1000111101110 42073211 75444074 100011111101l 10070275 72155517 1001100101001 32630236 23340625 10 1001111011010 51032336 70730557 ll 101000011010l 24751346 12470110 12 1010001000100 67350347 43367447 13 1010001010101 25350426 42740075 14 101000101101 11351730 26275034 15 1010001011100 61353105 77007136 16 1010010100011 16553042 21516371 17 101001111011 04152767 57170016 18 101010000000 37653046 73363551 19 l010l00111110 01726764 40653671 20 1010110101011 12450445 65504556 21 1010110110001 34450556 30230153 22 I 100101001 15311l10 06600771 23 100010 56310431 10770505 24 l010011000 71511012 76447734 10101101 4451ll44 05425133 25 100 26 54112361 4437474 2 00112147 77505753 28 100010010 55611514 30732736 100 00 29 60611442 43750131 30 100001 36413134 24525367
000 73011377 41152341 32 65011630 73304761 lll0l I00 33 12011007 01741554 34 1110011 14012245 35421025 35 1100001010001 35360637 50337664
GB;/T39414.2一2020 表7(续 寄存器2初始值(二进制) 头24个码片(八进制 PRN号 末尾24个码片(八进制 36 1100010010100 65561423 44445660 37 1100010110111 04561753 04256075 38 1100100010001 35662052 50515704 39 1100100011001 31663710 5354276o l10011010101 12463151 71045216 41 34463042 24771613 1100 2 55063612 23705725 43 25322050 75623014 64321071 54464775 00 45 13121416 45712211 00 46 05223044 53232723 0000 I 64742223 57720500 48 17543106 45401000 001000 49 3542644 46456064 50 52156646 16542346 51 72542534 06245671 52 10643011 42540225 1001 53 05440046 33645207 54 001001000 73302166 6264764 0100 00 55 65502351 00166336 001 S 31502177 33717324 5" 51103567 23234454 701o1476 55337366 58 59 00103243 04145264 50 24403035 66364214 0 0010000000010 57754771 16642116 62 1101 24021305 46402740 63 0001111010010 55037136 06147764 表8B2a导频分量的主码参数 PRN号 寄存器2初始值(二进制) 头24个码片(八进制 末尾24个码片(八进制) 1000000100101 26772435 05133452 100000011010o 64771100 32506731 1000010101101 22573033 46030461
GB/T39414.2一2020 表8(续 寄存器2初始值(二进制) 头24个码片(八进制 末尾24个码片(八进制) PRN号 03272567 46247217 1000101001111 25270312 25242712 1000100l0l01 100011010111o 42471450 30604612 000111101110 42073477 46162133 1000111111011 10071171 01037517 1001100101001 32631672 70661477 101 10 1001 51030525 11057614 11 1010000110101 24752054 60410454 12 67350376 57214270 1010001000100 13 25353643 60621113 000l0l0101 l4 11350203 05270220 l0l000l0 0 15 I 000101 61350565 55150062 00 l6 101001010001 16550214 30076625 17 04153006 40344732 U 46567772 8 37653767 19 40650022 62054544 20 12453537 12272230 10 l101 21 00o 34451342 71277735 0 22 100101001 15311341 56036234 23 I 1001100010 56311044 17154331 24 10011000 71513035 43013023 25 01010 44513245 501l5176 56313110 54110251 26 21 00112144 13102726 28 100010010 55613763 37225071 29 100 60613513 24323124 30 36410413 20375533 心 1001000 73012122 15635105 32 1010100 65013702 67011450 12010047 43522666 33 14010654 41666474 34 00l1 35 1100001010001 35362324 06151354 1100010010100 65563410 36 76525270 3 1100010110111 04561575 20632513 10
GB;/T39414.2一2020 表8(续 PRN号 寄存器2初始值(二进制 头24个码片(八进制 末尾24个码片(八进制 38 1100100010001 35663035 26643303 39 1100100011001 31663420 52433060 1100110101011 2463063 04062730 40 41 1100110110001 34461616 67067235 12 100111010010 55061754 47416277 43 1010010101 25322640 51407764 44 001110100 64322743 66451710 0 00101 45 13120015 75211676 46 05223510 66732705 64741454 24716231 47 000011000 1000001l 17543717 43326034 48 49 l0010001 13543302 37156357 S 001010001 16540127 35671252 101 令 000 61241434 72541267 l00 52 0011101 10642411 56632466 53 13706174 05441614 54 73300134 71335154 000 55 6550272o 2104070 00 00 56 001 31500435 07315646 00 57 0110 51103347 51233462 58 000 70102511 46425113 59 00102277 1670535 60 l0 24401515 23126772 47551324 77540116 61 l0l000000110 32 70057625 31062540 00l0llllll000 63 0001101010101 25236023 01076040 6.2.22a信号子码 对于不同的卫星,B2a数据分量的子码相同,B2a导频分量的子码不同
要求如下: BB2a数据分量子码;B2a数据分量的子码码长为5,采用固定的5位码序列作为子码,子码序列 a 为00010,最高有效位(MSB)先传 b B2a导频分量子码:B2a信号导频分量子码由weil码通过截断产生,其生成方式描述如下 -个码长为N的weil码序列定义见公式(1l1): W(k;w -we)mod,k=0,l,2,,N一1 (11 =L()田L(十 式中: 1
GB/T39414.2一2020 L人 -码长为N的legendre序列 Ze -两个legendre序列之间的相位差
码长为N的legendre序列L()可根据公式(12)定义产生 I0,k=0 L(k)=1,人丈0,且存在整数r,使得k=.r”nmodN 12 l0,其他 式中 mod 模除运算
通过对上述码长为N的weil码序列进行循环截取,可得到码长为N
的测距码,即截断序列见公 式(13): c(n;w;)-w((n十力一1)modN;w),n=0,1,2,,N
一1 (13 式中 -截取点,表示从weil码的第户位开始截取,取值范围为lN
B2a导频分量的子码码长为l00,由长度为1021的weil码通过截断得到,w取值范围是1510. B2a导频分量子码的具体参数见表9
表9中,头24个码片和末尾24个码片用八进制表示,最高有效 位(MSB)先传
表9B2a导频分量的子码参数 PRN 号 头24个码片(八进制) 末尾24个码片(八进制) 相位差(w) 截取点( 123 65322167 138 32063050 55 570 51032554 16507723 40 351 26031355 03244075 139 77 00016672 51467525 31 885 43414712 46604555 175 247 03313653 56202042 350 413 41103653 71007450 450 18o 42370454 34256747 478 06231051 0430077 10 26 37047570 06442617 m 73 17 36242432 16314440 97 12 172 62600563 05321123 77411542 13 213 30 56573352 41654772 55730776 14 407 1008 476 15 646 63255352 01324146 16 158 16034451 17500531 r 15 170 56753432 66634453 47 62660722 37240150 18 99 19 163 53 1l300714 82673101 20 280 179 46564670 76643076 12
GB;/T39414.2一2020 表9(续 末尾24个码片(八进制) PRN号 相位差(uw 截取点( 头24个码片(八进制 2 925 4236437 322 51453710 22 353 114 75520773 47126073 1o 55105576 24605443 23 375 24 510 584 31050323 07347067 25 332 60 76030274 41470462 26 61576715 07552423 21 13 684 21353627 15306360 28 263 11326621 43507041 16 29y 545 77304426 12537651 18 30 25 22 26565352 32362347 31 50 546 34135261 14550406 81 32 190 30407566 60014143 33 ll8 303 52113374 61ll6102 20702236 34 127 234 54145235 35 32 38 63l00l04 23455231 822 35317452 17352571 134 36 37 164 57 10714032 07417741 38 668 43602423 177 47415564 39 208 697 13700511 36550046 40 249 93 67442654 41615230 4们 18 276 42621301 70270411 73527103 42 349 66 254l3532 439 73475715 20344205 318 43 44 477 133 60600610 33470052 45 498 98 22362271 73213175 88 46 70 73341370 21175624 47 155 132 76412463 71174640 48 330 26 10475522 77336306 49 354 31662361 52645772 21 50 7216434l 58 10166636 5 84 4] 03600703 62442252 52 111 182 12734207 47205776 66744236 53 128 944 67053707 54 153 205 66354613 12103375 13
GB/T39414.2一2020 表9(续 头24个码片(八进制 末尾24个码片(八进制) PRN号 相位差(w 截取点() 42710457 55 197 23 01304276 56 199 72744364 62223707 76720625 03111453 57 214 792 58 256 64 46643276 34250037 59 265 83 53525215 71514224 60 291 42453402 36620001 61 324 ll 26604754 70502406 62 326 96 35027021 07344636 12073317 30264212 63 340 92 6.3非标准码 卫星可通过切换至非标准码,防止用户接收和使用异常信号
用户不使用非标准码,这里不对其进 行具体说明
导航电文结构 7.1导航电文概述 7.1.1 导航电文类型 B2a信号采用BCNAV2电文格式
7.1.2校验码 BCNAV2导航电文采用了循环冗余校验(CRC),具体实现方式为CRC24Q,其生成多项式见公式 14) 14 尽(e)-习g.;工 式中 1,i=0.1.3,4.5.6,7.10.11.14,17.18,23.24 g lo,其他 见公式(15). g(.r 15 K(r)=(1十r)(.r) 式中 (.r)=r十.r7十.r十r'a十r十.r"十.r"十r "十x'十1. 十， 长度为的信息序列m,(i=1)可以表示为公式(16)多项式 16 mn(.r)=m十m-1r十m-2r”十十m1工 多项式m(r).r除以生成多项式g(r),得到余式见公式(17): R(.r= (17 十/工" =24十8.十力2.r”十 14
GB;/T39414.2一2020 式中: -依次输出构成CRC校验序列
实现过程中,寄存器初始值设为全0.
1、pg、、r 7.2B-CNAV2导航电文 7.2.1基本描述 BCNAV2导航电文在B2a信号中播发,电文数据调制在B2a数据分量上
每帧电文长度为600 符号位,符号速率为200sps,播发周期为3s
基本的帧结构定义如图4所示
纠错编码后 600smhols3s 同步头Pre 电文符号 24symbols 576symbols 64进制LDPc(96,48) 纠错编码前 288bits MSB LLSB PRN 电文数据 CRc SOW MesType 6bits 18bits 234bits 24bits 6bits 图4B-CNAV2帧结构 每帧电文的前24符号位为帧同步头(Pre),其值为0xE24DE8,即1110001001001101l1101000,采 用高位先发
每赖电文在纠错编码前的长度为288比特,包括PRN号(6比特)信息类型(G比特)周内秒计数 18比特)、电文数据(234比特、循环冗余校验位(24比特)
PRN号、信息类型、周内秒计数,电文数 据均参与循环冗余校验计算
采用64进制LDPc(96,48)编码后,长度为576符号位
7.2.2编码方案和编码参数 BCNAV2导航电文采用64进制LDPC(96,48)编码,其每个码字符号同样由6比特构成,定义于 本原多项式为(.r)=1十r十.r”的有限域GF(2')
多进制符号与二进制比特的映射采用向量表示 法,且高位在前
信息长度人=48码字符号,即388比特
其校验矩阵是一个48X稻蔬矩阵Ha 48,96, 定义于本原多项式为(.r)=1十r十.r"的有限域GF(2'),前48×48部分对应信息符号,后48×48部 分对应校验符号,其非零元素的位置定义如下 148,96,index 5 17 1946 4976 29 53 71 30647222 36 5982 22 41 20 44 54 75 4 61 47 68 94 86 6089 87 15 24 40 60 26 66 81 19 67 95 26 50 72 16 21 45 38 7089 34 64 92 55 74 24 48 78 l 77 57 3 5883 43 47 48 23 56 91 18 14 42 90 14 17 61 30 54 76 27 67 80 3565 93 46 88 2 12 25 49 79 45 69 79 18 66 94 23 40 6995 15
GB/T39414.2一2020 3957 5 87 36 84 38 56 86 2962 85 13 1l 33 5981 20 74 93 13 3263 91 11 35 5283 65 52 70 2863 84 33 6290 16 31 7 28 12 21 42 7592 31 55 77 37 50 85 10 34 5382 39 71881344 68 78 27 51 73 10 32 880 其中的每个元素为有限域GF(2")的多进制符号,其元素按向量表示法表示,如下矩阵所示 H
48,96,eleent [1 45 15 44 53 24 45 15 G 30 24 4.4 31 18 15 3261 55 34 35 50 44 45 15 37 15 47 24 44533024 44 32 42 45 44 53 24 39 36 34 33 44 5324 44 53 24 58 53 5 22 44 4 57 45 15 45 66 18 4C 15 2 4430 32 15 22 50 24 30 46 45 45 24 15 24 44 44 4430 24 445315 45 53 24 44 38 2354 45 53 5" 15 25 41 35 6o 6 24 5 44 13 33 45 3634 45 15 45 15 4515 33 5 35 50 2627 37 30 33 42 24 44 44 4- 24 443024 44 30 53 24 443024] 以上矩阵自上而下按栏读取,一栏读完后自左向右换下一栏继续读取
一栏中,每行的4个数字对 应矩阵中一行4个非零元素
H钱.,的读取流程如图5所示
16
GB;/T39414.2一2020 开始 初始化参数 =0 共计行." i<48 舌 E 对非零位置赋值 M我4,Me ,u)-H , 偶,躺,indnr ,然,llmt +" 卜一钉开始 i+ -0 结束 图5H糟.,朋读取流程图 编译码方法及示例参见附录A
7.2.3编排格式 BCNAV2导航电文最多可定义63种信息类型,当前定义了8个有效信息类型,分别为信息类型 1011、30、31、3233、34、40,其编排格式如图6图13所示
BCNAV2信息类型的播发顺序可动态调整,但信息类型10和信息类型11保持前后接续播发
用户接收机每次接收到BCNAV2导航电文时,均应识别其信息类型(MesIype)
-发射数据流顺序高位(MSB)先发 288bits MSB SB DIESIEAAIE DIEsSIAI ISISMA" loDE 星历1 CRC Pre cecC lDmGICNI, 4hifBhts 203bits 24bits 图6B-NAV2信息类型10编排格式 17
GB/T39414.2一2020 -发射数据流顺序高位(MSB)先发 288bits MSB LSB DEsEAIE DIESIEAIF PRNMesIy叫sowHHs IsISMA 星历 CRc 2 Gic Pre 6bits6bits8bis2bisiDbts4bitstiit 222bits 24bits 图7B-CNAv2信息类型11编排格式 发射数揪流版序高位MMsB)先发- 288bis MSR LSEB 电离层延迟改 IsAswus肿差参数oxcaasca R PRNMesTypsOwHS CRC 题 lGRe Pre 22 Bc 正模型参数 12bhits33bis24bts 6beGt8tpbi酬4P朗hto2h2hs 74bits 图8BCNAV2信息类型30编排格式 发射数据流顺序高位(MSB)先发 288bis MSB LSB 简约简约简约 DIFSIFAIFISMADIESIFAIE IPRNIMesTIypesOwHS 钟差参数oDc|wN
RevCRC 选 H进t Pre 历书历书|历书 l6bit6bits8bitspbisiib4bits69bitsobits3bits8bits sbits24bis 38bis38bis38bils 图9B-CNAv2信息类型31编排格式 注:信息类型31播发3颗卫星的简约历书,wN
和为简约历书对应的参考时间 发射数据流顺序高位MSB)先发 288bits MSB LSB EOP参数 Rey CRC PRNMesTyp叫sowSDIFSIFAIFSISMA 钟差参数ODC 严恶能 - 138bits 5bits24bits 4bitsDiets0bits l6bi6bl8biepbhBe 图10B-CNAV2信息类型32编排格式 发射数据流顺序高位(MSB)先发 288bits MSB PRNMesTpNsowIsDISIFAIFs1sMADIE AIE肿差参数pGTo参数简约历oDclwN RcvCRC Pre 2a B2a BIC B1g 6bts6bts 碗 6bts6bits18bis2bilsibbb4bts 38bits10bits3bi邮bits6bits24bits 图11B-CNA2信息类型33编排格式 注:信息类型33播发1颗卫星的简约历书,wN
和t为该简约历书对应的参考时间
发射数据流顺序高位(SB)先发 288its MSB LSB RNMesy叫sowHs DS5sMA Rey CRC s5A,件差参数on% Pre 6bits 6bits8bits2bitsbt4bitsb22bits69bis0bis 24bits24bis 97bits 图12B-CNAV2信息类型34编排格式 18
GB;/T39414.2一2020 发射数据流顺序高位(MSB)先发 288bis MSB LSB DIFSIFAIF DIESIEAIE |PRNesIyp叫sowHS ISMAN sIsALsISAL. cRC 中等精度历书 Rev ct Pre lsbis6bits8bibib酬酬4bitsb5bis 22bits 156bits 39bits24bits 图13B-CNAv2信息类型40编排格式 其中,“星历I”“星历I”“钟差参数”“sISAI.”“电离层延迟改正模型参数”“BDT-UTC时间同步 参数"“简约历书"“EoP参数"“BGTo参数"“中等精度历书”均为一组参数构成的数据块,且“星历I" 与“星历I”构成一组完整的星历参数
各数据块的详细编排格式如图14一图23所示
MSB LSB Satype A4 n AM 1bis 2bits 26bits 25bits 17bits 23bits 33bits 33bits 33bits 图14星历I共203比特 MS LSB G c
n C C8 33bits 33bits 24bits 21bits 19bits15bits16bits16bits24bits 21bits 图15星历I(共222比特 MSB LSB 11bits 25bits 22bits 11bits 图16钟差参数(共69比特) MSB LSB SISA sSISAt SISAle2 1lbits 5bits 3bits 3bis 图17SISAloc(共22比特 LsB MSB L2 2- 10bits 8bit 8bits 8bits 8bits 8bits 8bits 8bits 8bits 图18电离层延迟改正模型参数(共74比特 19
GB/T39414.2一2020 MSB LSB DN sh de 4ae wN wNs AA9 Auc 16bits 13bits 7bits 8bits 16bits 13bits 13bits 3bis 8bits 图19BDT-UTC时间同步参数共97比特 M4SB LSB PRN aa SatrType no f
Heath 6bits 2bits 8bits 7bits 7bits 8bits 图20简约历书(共38比特 MSB LsE PMX PMX PMY” PN” &in eop 16bits 21bis 15bits 21bits 15bis 31bits 9bits 图21Eo参数(共138比特 LSB MSB GNSsID WNGroooro 4ooo ABGTO 42BGTo 3bits 13bits 16bits 16bits 13bits 7bits 图22BGTo参数(共68比特 MsB ,SB PRNSatIypwN a 厅 a. n Health a0 a 6bits 2bits 3bits8bits 11bis11bits 17bits16bits11bits16bits 16bits11bits10bits 18bits 图23中等精度历书(共156比特) BCNAV2导航电文中各参数说明见表10
表10B-CNAV2导航电文各参数说明 序号 电文参数 参数定义及描述 测距码(PRN) 见8.l 信息类型(MesType) 见8.2 见8.3 周内秒计数(sow 星历参数版本标识(IODE 见8,4.1 钟差参数版本标识(IODC) 见8.4.,2 钟差参数 见8.5 Tc说m 见8.6 见8.6 ISCad 20
GB;/T39414.2一2020 表10(续) 序号 电文参数 参数定义及描述 Tm 见8.6 low 10 见8." 星历参数(星历、星历I 电离层延迟改正模型参数 见8.8 1l 12 中等精度历书 见8.9 13 历书参考时刻周计数(wN. 见8.10 8.1o 历书参考时刻(. 见 1 15 简约历书 见8.1o 16 E(OP参数 见8,1l 17 BDTUTC时间同步参数 见8.12 18 BGTO参数 见8.13 卫星健康状态(Hs) 见8.14 19 20 电文完好性标识(DIF 见8.15 21 信号完好性标识(SIF 见8.15 22 系统告警标识(AIF) 见8.15 卫星轨道的切向和法向精度指数(SIsAL 见8.16 23 卫星轨道径向和卫星钟差精度指数(sIsAL. 24 见8.16 25 空间信号监测精度指数(SISMAI 见8.17 26 见7.1.2 循环冗余校验(CRC) 导航电文参数和算法 8.1测距码编号 导航电文中播发的PRN号为6比特,无符号整型,有效范围为1一63
8.2信息类型 信息类型(MesType)用于标识BCNAV2每帧电文的类型,共6比特,无符号整型,定义见表11
表11信息类型定义 MT进粉 信息类型 无效 000000 001010 信息类型10 001011 信息类型11 0lll10 信息类型30
GB/T39414.2一2020 表11(续) MesTyp(二进制) 信息类型 信息类型31 o1ll1 100000 信息类型32 100001 信息类型33 信息类型34 100010 101000 信息类型40 其他 预留 8.3系统时间参数 BCNAV2导航电文播发的系统时间参数包括周内秒计数(SOw)和整周计数(wN),各参数定义 及特性说明见表12
表12系统时间参数定义及说明 参数 定义 比特数 比例因子 有效范围 单位 18 S(Ow 周内秒计数 0604797 整周计数 WN 13 08191 周内秒计数(sOw)在BCNAV2所有信息类型中播发
sOw对应的秒时刻表示本帧同步头第 个脉冲上升沿所对应的秒时刻
sow在北斗时每周日00时00分00秒从零开始计数,在每周的结束 时刻被重置为零
整周计数(WN)为北斗时的整周计数,在BCNAV2信息类型10中播发,共13比特
wN以北斗 时的起始历元(2006年1月1日00时00分00秒UTC)为起点,从零开始计数
8.4电文数据版本号 8.4.1星历参数版本标识(IoDE 星历参数版本标识(IODE)共8比特,其含义包括如下两方面 1ODE是一组星历参数的版本标识
当星历参数中任意一个参数更新时,IODE也将更新
用 a 户可通过IODE的变化来判断星历参数是否发生变化
ODE数值反映本组星历数据龄期的范围
星历数据龄期是星历参数的外推时间间隔,定义 b 为本组星历参数参考时刻(t.)与计算星历参数所作测量的最后观测时刻之差
IoDE数值与 星历数据龄期的对应关系见表13
表13IoDE数值与星历数据龄期的对应关系 星历数据龄期 IODE数值 I -59 小于12h 60~l19 12h24h 22
GB;/T39414.2一2020 表13(续) IODE数值 星历数据龄期 120179 1d~7d 180239 预留 240~255 超过7d 8.4.2钟差参数版本标识(IoDC) 钟差参数版本标识(IODC)共10比特
其含义包括如下两方面 IODC是一组钟差参数的版本标识
当钟差参数中任意一个参数更新时,IODC也将更新
用 户可通过IODC的变化来判断钟差参数是否发生变化
b IODC数值反映本组钟差数据龄期的范围
钟差数据龄期是钟差参数的外推时间间隔,定义 为本组钟差参数参考时刻(t.)与计算钟差参数所作测量的最后观测时刻之差
钟差数据龄 期的范围由IODC的高2比特和低8比特共同标识
其对应关系见表14
表14IoDC数值与钟差数据龄期的对应关系 1oDC低8比特 钟差数据龄期 IODC高2比特 小于12h 059 60l19 12h一24 120~179 1d~7d 180~239 预留 240255 超过7d 059 小于12h 60l19 小于12h 120179 小于1d 180~239 预留 240255 不超过7d 059 超过12h 60~119 超过24h 120~179 超过7d 180~239 预留 超过7d 240255 预留 预留 8.4.3IoDE与IoDC使用约束 对于一组匹配的星历参数和钟差参数而言,IODE与IoDC低8比特保持一致,二者的更新将同步 进行
当用户接收到的IODE与IODC低8比特相同时,表示本组星历、钟差参数匹配,用户可正常使 用该组星历、钟差参数,IODE可视为该组星历、钟差参数的版本标识
23
GB/T39414.2一2020 在星历、钟差参数更新过程中,由于电文播发时延,用户收到的IODE与IODC低8比特可能不一 致
此时用户应使用原有版本标识一致的星历、钟差参数,直到IODE与IOoDC低8比特更新一致后 使用新的星历、钟差参数
IODE,IODC的值在1d内不重复(数据龄期大于7d的情况除外)
8.5钟差参数 8.5.1参数说明 -组钟差参数包括1e、.aa” ,由lODC标识,钟差参数定义及特性说明见表15
、a1.4？, 表15钟差参数定义及说明 单位 序号 参数 定义 比特数 比例因子 有效范围" 钟差参数参考时刻 11 300 0一604500 2- 卫星钟偏差系数 25" 卫星钟漂移系数 22 2-" S/s 卫星钟漂移率系数 11" 2-" s/s 为2进制补码,最高有效位(MsB)是符号位(十或一). 除非在“有效范围”栏中另有说明,否则参数的有效范围是所给定的位数与比例因子共同确定的最大范围
8.5.2用户算法 接收机用户可通过公式(18)计算出信号发射时刻的BDT时间 18 At、 式中 信号发射时刻的BDT时间,单位为秒(); 信号发射时刻的卫星测距码相位时间,单位为秒(s).: 卫星测距码相位时间偏移,单位为秒(s),由公式(19)给出: ， t=a0十a1(t一t十a2(t一t)t 19 式中 可用,替代; 相对论校正项,单位为秒(s),其值由公式(20)计算 At 20 A，=F
eV/AsinE 式中 -2/c F=一 丝=3.986004418×104m=/s 地心引力常数; 2.99792458×10”m/s 光速; 卫星轨道偏心率,由本卫星星历参数得到 卫星轨道长半轴的开方,由本卫星星历参数计算得到 E 卫星轨道偏近点角由本卫星星历参数计算得到
8.6群延迟修正参数 8.6.1参数说明 星上设备群延迟是指卫星信号从星载频率源到卫星发射天线相位中心的传输时延
星上设备群延 24
GB;/T39414.2一2020 迟对码相位测量的影响可通过钟差参数d，和群延迟修正参数共同补偿
导航电文播发的a
包含了 B31信号的星上设备群延迟
参数的定义及特性说明见表16
注:星上设备群延迟(TGc和TG2)在BCNAV2电文中播发,以B3I信号为基准,分别用于补偿B1C导频分量、 2a导频分量的时延差
此外,频内时延修正项IsCea在BCNAV2电文中播发,用于补偿2a数据分量与2a 导频分量间的时延差
表16群延迟参数定义及说明 有效范围" 序号 参数 定义 比特数 比例因子 单位 2 TGIc B1C导频分量时延差 12" B2a导频分量时延差 TctE 12" B2a数据分量相对于2a导频 ISCad 12 分量的时延修正项 为2进制补码,最高有效位(MSB)是符号位(十或一)
除非在“有效范围”栏中另有说明,否则参数的有效范围是所给定的位数与比例因子共同确定的最大范围 8.6.2用户算法 用户算法包括如下内容 a)2a导频分量延迟修正 对于使用B2a导频分量进行测距的单频接收机用户,码相位需进一步修正见公式(21) tsv)比=s TcD2 21 b)B2a数据分量延迟修正 对于使用B32a数据分量进行测距的单频接收机用户,码相位需进一步修正见公式(22) -IsC 22 'sv)B2a= =tsv一Tc2 式中 通过钟差参数计算得到的卫星测距码相位时间偏移,具体计算方法见8.5
'sw 8.7星历参数 8.7.1参数说明 卫星的星历由18个准开普勒轨道参数和1个卫星轨道类型参数构成,由lODE进行标识
星历参 数定义见表17
表17星历参数定义及说明 序号 参数 定义 比特数 比例因子 有效范围" 单位 0一 星历参考时刻 l -604500 300 卫星轨道类型 SatType" 参考时刻长半轴相对于参考值的偏差 26" 2一g m AA 25" 2- 长半轴变化率 m/s 参考时刻卫星平均角速度与计算值之差 17” 2- An 25
北斗卫星导航系统空间信号接口规范第2部分：公开服务信号B2aGB/T39414.2-2020
北斗卫星导航系统是我国自主研制的卫星导航系统，其在交通运输、军事安全、资源调查等领域都有广泛应用。空间信号接口规范是保证北斗卫星导航系统稳定性和可靠性的关键因素之一。其中，公开服务信号B2aGB/T39414.2-2020是北斗卫星导航系统中一个重要的信号类型。 公开服务信号B2aGB/T39414.2-2020是北斗卫星导航系统提供给用户的一个免费信号服务。该信号可用于车辆导航、物流配送、精准农业等多个领域。B2a信号频段为1561.098MHz，具有良好的穿透能力和覆盖范围，能够在城市、山区等复杂地形中提供稳定的导航服务。 B2a信号的接口规范主要包括以下几个方面： 一、波特率设置：B2a信号的波特率设置为50bps，与其他北斗信号保持一致。 二、码型设计：B2a信号采用了BPSK(二进制相位键控)调制方式，该调制方式具有较好的抗多径干扰能力和低比特错误率。 三、导航电文设计：B2a信号中的导航电文采用了扩频码技术，能够有效抑制多径效应和对抗干扰。 四、伪随机噪声码设计：B2a信号中的伪随机噪声码采用了Gold码，该码型具有周期长、交叉相关小等优点，能够提高信号的抗干扰能力。 总之，公开服务信号B2aGB/T39414.2-2020是北斗卫星导航系统中一个重要的信号类型，具有广泛的应用前景。而该信号的接口规范也为用户提供了一个较为完整的标准，使其能够更好地了解和应用该信号。
