北斗卫星导航系统空间信号接口规范第1部分：公开服务信号B1C

北斗卫星导航系统空间信号接口规范第1部分：公开服务信号B1C

国家标准 GB/39414.1一2020 北斗卫星导航系统空间信号接口规范 第1部分:公开服务信号B1C nterfacespecifieationforsignalinspaceofBeiDonavigationsatellitesystem Part1:OpeserwicesignalB1C 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管里总局 发布 国家标涯花管委员会国家标准
GB;/T39414.1一2020 目 次 前言 引言 范围 2 规范性引用文件 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 信号结构 5,l 信号调制 5.2 .3电平映射 5.4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/码一致性 5.9信号一致性 5.10地面接收功率电平 测距码特性 6.1测距码结构 6.2B1C信号测距码 导航电文结构 7.1导航电文概述 14 7.2BCNAV1导航电文 14 导航电文参数和算法 24 8.1测距码编号 24 8.2页面类型 24 8.3系统时间参数 25 8.4电文数据版本标识 25 8.5钟差参数 227 8.6群延迟修正参数 28 28 8.7星历参数
GB/T39414.1一2020 30 8.8电离层延迟改正模型参数 35 8.9中等精度历书 37 8.10简约历书 38 8.11地球定向参数 39 8.12BDT-UTC时间同步参数 40 8.13BGTo参数 41 8.l4卫星健康状态 8.15卫星完好性状态标识 8.16空间信号精度指数 8.17空间信号监测精度指数 符合性验证方法 - - 9.1概述 12 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 43 9.5导航电文参数算法验证方法 13 附录A资料性附录)多进制LDPC编译码方法及示例
GB;/T39414.1一2020 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1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,许冬彦、高扬、刘成、王梦丽、唐祖平,黄勤、 姚刍、麻智超、董海青、任前义
GB/T39414.1一2020 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B1C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;/T39414.1一2020 北斗卫星导航系统空间信号接口规范 第1部分:公开服务信号B1C 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BH1C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B1C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) BOC:二进制偏移载波(BinaryOffsetCarrier 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/T39414.1一2020 IERS;国际地球自转参考系服务(Internationa nalEarthRotationandReferenceSystemsServiee' IGSO;倾斜地球同步轨道(InclinedGeosynchronousOrbit sueofData,Clock IODC钟差参数版本标识(Iss ODE;星历参数版本标识(IssueofData,Ephemeris) IRM:IERS参考子午面IERSReferenceMeridian IRP:;IERS参考极(IERSReferencePole IDPC;低密度奇偶校验(IowDensityParityCheck) MEO;中圆地球轨道(MediunmEarthOrbit) MJD约化儒略日(ModifiedJulianDate) MSB;最高有效位(MostSignifieantBit) NTsC;国家授时中心(NationalTimeServiceCenter PRN:伪随机噪声(Pseudo-RandomNoise QMB0C;正交复用二进制偏移载波(QuadratureMultiplexedBinaryOffsetCarrier RHCP:右旋圆极化(Right-HandCircularPolarization RMS;均方根(Ro ootMleanSguare sIF;信号完好性标识(SngallntegritryFlag) SISA;空间信号精度(Sin ingalinSpaceAccuracy) ingalinSpaceAccuracyIndex SISAI:空间信号精度指数(Sint SISMA:空间信号监测精度(SingalinSpaceMonitoringAccuracy SISMAl空间信号监测精度指数(SingalinSpaceMonitoringAceuraeyIndex) SOH:小时内秒计数(SecondsofHour TEC;总电子含量(TotalElectronContent) TECu:总电子含量单位(TotalElectronContentunit) UT;世界时(UniversalTime) 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lGSsO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35786km,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cGCS200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 1原点位于地球质心; 2) Z轴指向IERS定义的参考极(IRP)方向 X轴为IERsS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 3 4 Y轴与Z、X轴构成右手直角坐标系; 5)长度单位是国际单位制(SI)米 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
GB;/T39414.1一2020 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) 从=3.986004418X10'm'/s 222l01 -1/238.257 扁率 地球自转角速皮 0 =7.292l150×10-'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,不间 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之间的闫秒信息在 导航电文中播报 信号特性 S 5.1信号结构 BHIC信号的载波频率、调制方式及符号速率见表2. 表2B1c信号结构 信号 信号分量 载波频率/MHz2 调制方式 符号速率/sps 数据分量B1C_data B0C(l,1 100 B1c 1575.42 导频分量B1C_pilot QMB0C6,l,4/33 5.2信号调制 信号的调制方式采用功率归一化的复包络形式来描述 假设一个调制信号的复包络基带信号s.(t) 表示,其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,表达式见公式(1) ，， sx()=sxi()十jsx() 式中: 复包络基带信号; x( 复包络的实部,代表信号的同相分量; sx1(1) 虚数单位; 复包络的虚部,代表信号的正交分量 sxa( 该调制信号也可以用一个经载波调制后的带通信号Sx(t)表示,见公式(2) sx(t)=v/P[sx()cos(2Tfxt)一ss.()sin(2xfxt] 式中: 带通信号 Sxt Px 信号功率;
GB/T39414.1一2020 信号载波频率 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 B1C信号 的复包络见公式(3): .(3 sBc(t)=sBcda(t)十jscila( 式中 B1C信号复包络 Sc(1 数据分量,由导航电文数据Dc.()和测距码Cc.()经子载波sc sBc.d( Bc.d) 调制产生,采用正弦B0oc(1,1)调制方式 导频分量,由测距码Cc()经子载波sccl.()调制产生,采用QMB0c sBcnl(1 6,1,4/33)调制方式 数据分量与导频分量的功率比为1:3,两个分量的数学表达式见公式(4)和公式(5). O Dc.(t).Crc.() scc.() sc.山l() sBcilwt)5 Ccle(t”scBcln( 数据分量s sc.山n()中Dwc.山i.()的数学表达式见公式(6): (6 Dc.山n()= dlwc.d[]prc(/一kT c.dlta 式中 -BHIC信号的导航电文数据码 dc-d山ta 0!T ,是宽度为T的矩形脉冲函数; r(t 其他 " 相应的数据码片宽度 Irc.dae Cc.A.()和Ccl.(1)测距码的数学表达式见公式(7)和公式(8): .( Ccd山( ---- an[k]p_c('-(Nc-山n"十)Tce CB1c_dat信 NC "发 t 十k)T cwcli[k]pr.m.一N 习 c_ln c.ln 'cwc - 式中 cc.山和cBcn 数据分量和导频分量的测距码序列(取值为士1); Nwc和和Nca -对应分量的测距码码长,其值均为10230:; =1/R T -B1C信号的测距码码片宽度; RBc 《_c Ec=10.23Mps -B1C信号的测距码速率 B1C数据分量的子载波xcc山()表达式见公式(9): .du(1)=sign(sin(2rf_c. SCBcdata 式中 子载波频率,1.023MHz Je_c- B1C导频分量的子载波sccla.(t)为QMBOc(6,1,4/33)复合子载波,由相互正交的BOc(1,1 .(t)表达式见公式(10). 子载波和Boc(G,l)子载波组合构成,二者功率比为29:4 scwcn心 /29 sccla(t5 sign(sin(2兀f_c.h)(10 ign(sin(2厌-e.,))一N丽 33 式中 -子载波频率,6.138MHz _cb
GB;/T39414.1一2020 由于sccnl()为复波形,整个BC信号实际包含了三个实分量,见公式(1l): .(t -D ,tC .t .()sign(sin(2r厂她e." Se c.din Bc.dt t sign(sin(2xf胜e)) Ccla sBlc_pilatb(t 11 CBcl.G )sign(sin(2xfBe.t) 十j N 4 cloa( B1c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3B1C信号调制特性 分量 调制方式 相位关系 功率比 1/4 正弦oc(l,l swe.da(D 正弦BOc(1,1 90 29/44 sclo t QMB0c(6,1,4/33) smc(n 正弦BOC(6,1 1/11 5.3电平映射 调制信号的逻辑电平与信号电平之间的映射关系见表4 逻辑电平与信号电平之间的映射关系 表4 逻辑电平 信号电平 1.0 十1.0 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10H么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0.3dB 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
GB/T39414.1一2020 始时刻对齐 每个子码的边沿与主码边沿对齐,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"/aBw MEO卫星 一159 B1C IGsO卫星 161 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C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. 测距码特性 6.1测距码结构 B1c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1主码周期 第2主码周期 第N主码周期 个码片 个码片 N个码片 主码 子码 第1码片 第2码片 第x码片 复合码 总码片数N.xN 图1主码、子码时序关系示意图 B1C信号测距码参数见表6.
GB;/T39414.1一2020 表6B1c信号测距码参数 信号分量 主码码型 主码周期/ms 子码码型 子码码长 子码周期/ms 主码码长 B1C数据分量 weil码截短 10230 10 10 B1C导频分量 wei码截短 10230 Wweil码截短 1800 18000 "B1C数据分量不含子码 对于MEO和IGso卫星,每颗卫星对应唯一的PRN号,同一颗卫星插发的B1c和B2a信号采用 相同的PRN号 6.2B1c信号测距码 6.2.1B1c信号主码 B1C信号主码由weil码通过截断产生,一个码长为N的weil码序列可定义见公式(12): w(k;w)=L()田L((k十w)modN),k=0,l,2,,N一1 12) 式中 -码长为N的legendre序列; L( -两个legendre序列之间的相位差 Z" 码长为N的legendre序列L.()定义见公式(13): 0,k=0 L()=1,k0,且存在整数r,使得k=r”modN l0,其他 式中: -模除运算 mod 通过对上述码长为N的wel码序列进行循环截取,可得到码长为N 的测距码,截断序列定义见 公式(l4): (iiw)=w((i十卢-)mdNi;w),"=0.1,2,,N-" (14 式中 截取点,表示从weil码的第位开始截取,取值范围为1一N B1C信号主码的码速率为1.023Meps,码长为10230,由长度为10243的weil码通过截断产生 w取值范围为1一5121 Bc信号主码共有128个,数据码和导频码各83个,具体参数见表7,表8 表7和表8中,头24 个码片和木尾24个码片用八进制表示,最高有效位(MsB)先传 例如,PR号为1的c数据分量 主码的前24个码片为10101lll1ll1011001001l10,第一个二进制数1对应测距码的第一个码片 表7B1c数据分量的主码参数 头24个码片 末尾24个码片 PRN号 相位差(w) 截取点 八进制 八进制 699 53773116 42711657 2678 4802 694 32235341 17306122 958 7318 17633713 01l45221
GB/T39414.1一2020 表7续) 头24个码片 末尾24个码片 PRN号 相位差(we) 截取点(p 八进制 八进制 859 2127 41551514 05307430 17205134 46341377 3843 715 2232 6682 04254545 60604443 124 7850 70663435 50500234 4352 5495 16701045 27476454 1816 l162 32132263 70555612 10 7682 25432015 43004057 1126 186o 6792 3171176o 07100551 12 4800 9973 25604267 15703521 13 2267 6596 65705054 12615632 14 424 2092 24700370 14267226 15 4192 19 72405456 25330122 16 02621063 1574ll34 4333 10151 17 2656 6297 00506754 62665617 5766 44317266 4148 07251312 18 19 243 2359 14463723 26526763 20 1330 7136 70234110 33737311 21 1593 1706 62002462 34564677 22 1470 2128 52312612 30142557 23 882 6827 34500023 52015335 24 77312776 56550366 3202 693 9729 03712305 04531416 5095 25 2546 620 02501573 00717773 26 27 1733 6805 66632544 65070030 28 4795 534 00447425 65742570 29 4577 712 50643132 47674377 30 1627 1929 75652754 45534064 40610704 03636755 3638 5355 32 2553 60523643 52040645 6139 33 3646 6339 30522043 36645510 34 1087 470 06337743 54551553 35 6867 26065254 1843 41375664 36 216 7851 20200053 03373656
GB;/T39414.1一2020 表7(续) 头24个码片 未尾24个码片 PRN号 相位差(w) 截取点( 八进制 八进制 37 2245 1162 22017103 15754234 38 7659 7327102 36032344 726 39 1966 1156 07154l44 00456573 40 670 2672 5367715 207721l6 41 4130 6043 46775773 04657766 42 53 2862 37123271 11652043 4830 180 34054132 63673657 43 182 2663 36632600 06140620 44 45 2181 6940 43776172 42103455 46 2006 645 13675272 71143561 47 108o 582 53755564 07122624 48 2288 951 60621674 32065524 49 6878 47205733 2027 22415634 271 7701 71732000 37363473 50 915 1823 77262176 5 11057010 52 497 2391 57132462 60447016 53 2606 77551540 139 13314107 54 3693 822 4474504 54256322 55 2054 6403 76023074 61777241 56 4342 239 60652454 37175533 57 3342 442 31371623 00254400 6769 52134040 51277171 2592 58 59 007 2560o 41013755 57767521 60 310 2502 0323763 60063316 61 4203 5072 52445270 12771226 62 455 7268 50735662 51142373 63 4318 34 27571255 47160627 表8B1c导频分量的主码参数 头24个码片 未尾24个码片 PRRN号 相位差(w) 截取点(p (八进制 八进制 7575 71676756 13053205 796 156 2369 60334021 46604773
GB/T39414.1一2020 表8续) 头24个码片 末尾24个码片 PRN号 相位差(we) 截取点(p 八进制 八进制 4198 5688 24562714 60007065 539 61011650 23616424 394 1374 2270 67337730 66243127 1338 7306 23762642 33630334 1833 6457 25365366 43456307 2521 6254 57226722 76521063 315 5644 72643175 52465264 168 7119 00236125 76142064 10 11 2715 1402 12071371 60232627 12 4408 5557 61136116 05607727 13 3160 5764 36261215 77737367 2796 1073 13607013 16031533 15 55416670 459 7001 31010541 3594 59l0 73163062 33076260 16 73355574 1 4813 10060 30250537 18 586 2710 56226421 42437243 19 66470710 1428 546 26205736 20 2371 6887 02450570 54366756 21 2285 883 66511327 23666556 22 3377 5613 06323465 74622250 23 16402734 4965 5062 10633350 1038 l0544206 54230354 3779 4547 10170 43714115 37167223 25 26 1646 6484 55641056 56136734 27 1430 1718 26572456 62211315 28 607 2535 75123401 40615033 29 2118 l158 70041254 63213062 03066540 30 4709 526 53034467 1149 7331 50733517 30062510 31 32 3283 5844 73077145 34360276 33 2473 6423 55454316 45431517 34 6968 37137206 47647044 1006 35 3670 128o 45724432 33773217 10
GB;/T39414.1一2020 表8(续) 头24个码片 未尾24个码片 PRN号 相位差(w) 截取点( 八进制 八进制 36 1817 838 55560467 77620561 37 771 13467065 17327352 989 38 2173 6468 24245150 62223375 39 740 2091 22265044 67665257 40 1433 1581 10003471 27515010 41 2458 1453 36537736 37705710 6252 57706617 76736116 42 3459 2155 7122 76411007 77202566 43 44 1205 7711 61643153 25334277 45 413 7216 50125760 70220333 46 874 2113 66657234 22376763 47 2463 1095 01350500 31043217 48 1628 20166102 1106 43621551 590 1713 16423062 49 42435620 3873 6102 74327566 31245527 50 51 4026 6123 44553226 37160613 52 6070 03414402 4272 52231514 53 3556 1115 46576047 04003162 54 128 8047 46312270 54703562 55 1200 6795 04717127 25225202 56 130 2575 50407031 31643432 57 10044104 27063234 53 4494 58 1871 1729 36610123 40756155 59 3073 6388 73470741 24774305 60 4386 682 24072445 51507057 61 4098 5565 07765425 12225744 62 1923 7160 32242545 62104320 63 03210227 1176 2277 56250500 6.2.2B1C信号子码 B1C导频分量的子码码长为1800,由长度为3607的weil码通过截断得到,生成方式与主码相 同,w取值范围是11803 B1C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 1
GB/T39414.1一2020 表9B1C导频分量子码具体参数 头24个码片 末尾24个码片 PRN号 相位差(we) 截取点(p 八进制 八进制 1889 27516364 67377026 269 1448 56523173 22276405 1268 1028 1593 13575116 64256064 1324 1l86 46450720 22541050 822 239 12131561 65326055 1930 17464233 72132153 176 155 65053061 04514276 458 1696 71707375 63530655 310 26 34213032 35460510 0 959 1344 46160454 71144703 11 1238 1271 42153002 45741561 12 1180 l182 23004216 34642255 13 75723150 24051066 1288 1381 31622150 02232734 14 334 l604 885 1333 77044051 15 16722614 16 1362 1185 57236013 04521371 17 31 63564466 62033045 181 18 1648 704 70454263 21634063 838 1190 14276724 64030307 20 313 l646 34631517 36355573 750 22662277 D 385 6664744 l13 56655305 07135537 225 2 1477 860 44120321 13737416 23 24 309 1656 01401156 77676406 25 108 1921 71446113 33352240 26 1457 l173 6551l011 24006552 27 149 1928 23206551 20557017 2 57 77770161 14726030 322 271 150 74540673 17203546 29 30 576 1214 71611373 23731232 31 1103 1l48 37057206 37773355 32 1458 41547173 450 23025164 33 399 1519 41327640 70714166 12
GB;/T39414.1一2020 表9(续) 头24个码片 未尾24个码片 PRN号 相位差(w) 截取点( 八进制 八进制 241 635 61120023 46232706 34 35 0623404o 37305130 1045 1257 36 1687 74425523 00744320 64 37 513 1382 30506176 07273204 1514 42154245 43674256 38 687 39 422 11240471 71100451 40 303 1583 0211176o 32430440 41 324 1806 45423343 17414124 495 1664 04254573 55250612 4 43 725 1338 00100444 43330066 44 78o 11l1 0223615 50630424 45 367 1706 06777411 47340430 46 882 543 6572174l 51654600 47 631 1813 56006024 65061571 48 37 42262216 27652771 228 49 647 2871 02226642 74310663 50 1043 2884 30472126 75564321 51 24 823 44032145 72312644 52 120 75 54551571 06432203 74277066 53 134 40710042 54 136 63 01560736 51754340 55 158 1937 l1725354 54647123 56 214 22 47676432 11456125 57 25530310 335 1768 66634346 58 340 526 34717545 61553336 40357216 59 661 1402 51512234 60 889 1445 01645770 63375367 61 929 1680 05363453 73263151 62 1002 290 76720135 37304627 1245 24724407 27051216 63 1149 6.2.3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 13
GB/T39414.1一2020 导航电文结构 7.1导航电文概述 7.1.1导航电文类型 B1C信号采用B-CNAV1电文格式 7.1.2校验码 BCNAV1导航电文采用了循环冗余校验(CRC),具体实现方式为CRC-24Q,其生成多项式见公式(15): 15 g" g.r 式中 1,i=0,1,3,4,5,6,7,10,11,14,17,18,23,24; g一 lo,其他 见公式(16) g.r g(.r)=(1十r)(.r 16 式中 (r)=r飘十打十r十rH十l+ 3十1 -r'十 十.r'十.r十.x" 长度为大的信息序列m,(i=1一)多项式见公式(17): 17 n(.r=m十m-1.x十m-g.r 十mj" 多项式m 除以生成多项式g(r),得到余式见公式(18): R(.r= 十声;r+ 力24十力23.Z 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、p2、、p 7.2B-CNAV1导航电文 7.2.1基本描述 BCNAV1导航电文在B1c信号中播发,电文数据调制在B1C数据分量上 每帧电文长度为 1800符号位,符号速率为100sps,播发周期为18s 基本的结构定义见图2 纠错编码后 1800symbols18s 子倾1 子械2 72symbols 1200smbols 子帆3 28symbols BCH21.6 64进制 64进制 LDPC200,100 LDPC88，44 RCH51.8 纠错编码前 878bits MSB SE 子1 子2 600hits 14hits 子顿3 264bits 图2B-CNAV1帧结构 14
GB;/T39414.1一2020 每帧电文由3个子帧组成,各子帧描述如下 a 子1在纠错编码前的长度为14比特,包括PRN号和小时内秒计数(sOH) 采用BCH (21,6)十BCH(51,8)编码后,长度为72符号位 具体编码方案和编码参数见7.2.2 子帧2在纠错编码前的长度为600比特,包括系统时间参数,电文数据版本标识星历参数、钟 差参数、群延迟修正参数等信息 采用64进制LDPC(200,100)编码后,长度为1200符号位 具体编码方案和编码参数见7.2.2 子帧3在纠错编码前的长度为264比特,分为多个页面,包括电离层延迟改正模型参数,地球 定向参数(EOP),B;DT-UTc时间同步参数、BG;To参数、中等精度历书、简约历书、卫星健康 状态,卫星完好性状态标识、空间信号精度指数、空间信号监测精度指数等信息 采用64进制 LDrPc(88.4)编码后,长度为528符号位 具体编码方案和编码参数见7.2.2 子帧2与子帧3经LDPC编码后,再进行交织,交织方式见7.2.2.4 7.2.2编码方案和编码参数 7.2.2.1BCH21,6)+BCH(51,8) 子1采用BCH(21,6)十BCH(51,8)进行编码,其中高6位进行BCH(21,6)编码,低8位进行 HCH(51,8)编码 编码后,子帧1长度为72符号位 BCH编码生成多项式见表10. 表10BCH编码生成多项式 编码特性 BCH编码 可选生成多项式g(r (21,6 21 .r"十.r'十r"十r十1 51 1 51,8 .r《十.r7十.'十r》十r"十r十 以人级寄存器实现上述CH编码器电路如图3所示 其中,门1在前人个时钟周期闭合.之后断 开;门2在前k个周期内断开,之后闭合 6)=;"+'++x+1 品l, 门2 D- -回--回 输入 输出 ="+'+.d十?十?十x+1 gn,/x 门2 一回-回回一回回 输入 输出 图3BCH编码器电路示意图 15
GB/T39414.1一2020 7.2.2.264进制LDPc(200,100) 子帧2采用64进制LDPC(200,.100)编码,其每个码字符号由6比特构成,定义于本原多项式为 (a)=1十x十a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(例 如,符号“0”对应二进制向量[o0000],符号“1”对应二进制向量[o00o1]) 信息长度更=100码字符 号,即600比特 其校验矩阵是一个100x200稀疏矩阵Mm.m,定义于本原多项式为/(e" r)=1十r十 ."的有限域GF(2'),前100×100部分对应信息符号,后100×100部分对应校验符号,其非零元素的 位置定义如下 H00.200,md= 22 [l1 62 102 150 60 100 148 51 142 197 80 116 154 17 79 44 75 90 131 177 95 138 91 51 146 195 142 190 57 135 198 24 65 120 173 88 129 179 89 130 176 58 106 158 60 108 l60 44 92 139 188 56 104 156 6 101 149 39 87 123 168 15 67 105 167 50 78 145 194 17 98 151 187 46 94 137 190 14 66 104 166 59 107 159 21 83 119 153 31 87 114 167 49 140 99 12 64 06 164 40 159 19 16 68 58 53 132 96 149 185 112 168 132 199 34 162 75 42 96 63 69 125 23 119 175 144 192 103 151 81 72 69 23 l17 155 24 93 11m 182 20 116 172 113 169 73 13 65 34 46 82 130 182 53 1o1 153 l40 188 107 165 70 170 26 67 175 29 77 177 18 54 102 154 l14 122 125 25 94 39 89 137 21 73 173 36 84 120 169 108 183 185 l17 28 76 176 36 90 186 161 12 56 197 124 138 33 68 124 134 29 85 l65 45 93 136 27 172 28 84 15 112 189 64 123 164 174 17o 25 66 12]I 37 85 21 50 196 48 76 47192 141 126 163 128 18o 52 152 35 158 35 70 32 80 100 43 52 83 131 183 110 162 71 115 171 15 33 196 35 10 62 19 59 81 129 181 54 133 156 82 118 152 122 71 33 20 38 86 78 178 161 26 95 109 18o 45 72 191 126 109 143 30 61 143 198 98 194 18 99 148 184 57 157 146 105 48 40 22 74 99 147 195 31 79 127 179 55 103 155 118 174 41 37 91 43 139 187 91 128 178 30 86 113 166 97 145 193 42 55 16 97 150 186 11 63 11m 163 32 71 127 16o 134 157 49 27 38 88 136 184 47 74 141 189 77 144 193 92 110 181] 16
GB;/T39414.1一2020 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,如下所示: Hm.m.tmn [35 13 5 6o 4 53 24 45 15 45 15 44 53 24 45 15 35 46 56 15 45 15 45 44 53 24 24 44 30 45 15 15 14 24 44 30 45 15 17 38 49 30 24 24 44 53 30 24 24 44 30 24 44 53 12 2 14 45 15 45 15 33 14 24 33 24 44 44 214 57 25 4l 30 24 24 44 53 30 45 45 15 42 36 12 57 45 15 15 44 45 15 45 15 24 53 24 30 44 53 24 30 24 44 44 30 24 53 24 44 53 24 27 28 30 31 53 24 44 24 44 30 45 15 30 24 44 45 15 26 22 14 13 60 45 15 30 44 45 15 35 18 44 45 15 44 214 44 53 30 24 53 24 4 53 24 44 44 30 24 30 24 44 53 24 30 4！4 24 4 16 29 51 30 24 44 44 30 24 44 53 45 15 44 30 24 38 23 22 24 44 45 15 24 44 53 30 24 44 53 24 46 42 l4 54 38 23 15 l5 45 35 56 33 30 45 15 53 24 44 24 44 24 44 53 24 44 30 24 44 30 24 53 24 44 53 44 15 15 47 45 45 44 53 24 42 37 32 5 60 35 29 28 30 31 45 15 24 44 53 13 17 44 53 24 44 30 24 38 49 1l 44 30 24 24 24 53 4们 44 30 30 44 24 53 24 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 Hm.的读取流程如图4所示 17
GB/T39414.1一2020 始 初始化参数 =0 共计1行 严0 i<100 古 是 对非零位置赋值 lm,29u,Mo,30,ind))=!o,3,eltu j=什1 卜一行开始 =+1 =0 结束 图4H1 o读取流程图 I100.200" 编译码方法及示例参见附录A 7.2.2.364进制LDPc88,44) 子帧3采用64进制LDPC(88,44)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 p(.r)=1十十.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=44码字符号,即264比特 其校验矩阵是一个44×88稀疏矩阵H8,定义于本原多项 式为(r)=1十工十工”的有限域GF(2),前44×44部分对应信息符号,后44×44部分对应校验符号， 其非零元素的位置定义如下 H I44,88,inlex 13 15 57 71 35 56 70 11 29 55 73 39 53 69 34 [14 2 6 6 24 50 61 27 45 54 23 41 63 87 20 68 6 48 74 22 42 59 76 26 79 33 59 77 30 19 63 11 25 65 82 12 38 52 68 23 43 58 7？ 21 64 18
GB;/T39414.1一2020 1n 39 75 35 72 19 29 66 84 13 36 56 82 44 49 r 13 67 81 22 40 62 86 21 4？7 69 10 24 64 83 31 7o 86 5 31 49 75 40 53 84 4 52 85 18 28 67 85 26 55 10 28 54 72 30 50 44 8 36 71 87 16 38 45 74 34 48 73 32 58 76 37 51 5 15 33 47 79 16 42 66 80 83 80 51 32 46 78 18 20 62 25 60 27 60 78 65] 其中的每个元素为有限域G;F(2)的多进制符号,其元素按向量表示法表示,如下所示 H 44,88,elemet 44 40 32 61 18 53 24 4！" [30 24 24 30 51 60 13 18 15 61 15 45 30 24 4！" 35 32 45 45 15 45 15 44 53 24 15 24 44 34 33 45 36 55 34 53 30 24 45 昏 47 53 44 15 53 24 20 24 60 13 18 S 45 15 24 44 53 37 32 52 50 36 44 53 24 39 36 34 33 44 35 31 12 25 44 30 15 35 46 56 53 24 44 44 53 24 24 30 30 44 44 24 15 45 24 50 22 34 35 6 50 15 33 12 55 44 45 30 45 15 44 53 45 15 24 24们 H.的读取规则类似于H.a 编译码方法及示例参见附录A 7.2.2.4交织 子帧2和子帧3各自经过LDPC编码后,分别包含1200符号位和528符号位,再采用块交织方式 进行交织 具体的块交织方式可通过一个M=36行和N=48列的二维数组来实现 块交织过程如 图5所示 编码后的子帧2和子帧3采用交错方式按行依次写人上述二维数组,高位先写 每写人两行子帧 2数据后,再写人一行子帧3数据,重复该过程,直到第33行写人子帧3数据(子帧3数据写人完毕). 最后三行写人余下的子帧2数据(子帧2数据写人完毕) 全部1728符号位(子帧2和子帧3)被写人二维数组后,再按列依次读出 从第一列开始,从上往 下读出,再读出第二列数据,重复该过程,直到最后一列数据被读出 至此,交织过程完成 19
GB/T39414.1一2020 列 N列 M行 M行 写入过程 读出过程 图5块交织过程示意图 7.2.3编排格式 7.2.3.1子帧1 子帧1包含6比特的PRN号和8比特的小时内秒计数(SOH),共14比特 子帧1的编排格式如 图6所示 发射数据流版序高位(MSB)先发 14bits MSB PRN SoOH 6bits 8bits 图6BCNAV1子帧1信息编排格式 PRN参数定义见8.1,SOH参数定义见8.3 7.2.3.2子帧2 子帧2包含系统时间参数、电文数据版本标识、星历参数、钟差参数、群延迟修正参数等信息,共 600比特 子2的完整编排格式如图7所示 其中,“星历I”“星历[”“钟差参数”均为一组参数构 成的数据块,“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见6.2.2 子帧2的前576比特参与循环冗余校验计算,最后24比特为校验结果 发射数据流顺序高位(MMsB)先发 600bis MSB LSB wN HOw IODC loDC 星历1 星历l CRc 钟差参数 Reyv Tlw2 ISCe0 Tamtns 24bits 13bits 8bits 10bits 8bits 203bits 222bits 69bils 12bits 12bits 12bits 7bits 图7B-CNAv1子帧2信息编排格式 子帧2中各参数说明见表11 20
GB;/T39414.1一2020 表11子帧2各参数说明 参数定义及描述 序号 电文参数 整周计数(wN) 见8.3 周内小时计数(How 见8.3 见8.,4.1 星历参数版本标识(IoDE) 钟差参数版本标识(IODC 见8.4.2 钟差参数 见8.5 Tc粒 见8.6 ISCca 见8.6 见8.6 Tctce 星历参数(星历1,星历I 见8.7 10 见7.1.2 循环冗余校验(CRc 7.2.3.3子帧3 子3的结构如图8所示 子3信息长度为264比特,最高6比特为页面类型(PagelID),最后 24比特为循环冗余校验位,其余234比特为电文数据 页面类型和电文数据参与循环冗余校验计算 发射数据流顺序高位(MSB)先发 264bits MSB .SB CRC PugelD 电文数据 234bits 6bits 24bits 图8B-CNAV1子帧3的帧结构 子帧3最多可定义63种页面类型,当前定义了4个有效页面类型,分别为页面类型1、2,3、4,其编 排格式如图9图12所示 其中,“SISAL”“电离层延迟改正模型参数”“BDT-UTC时间同步参数” “简约历书”“中等精度历书”“EOP参数”“BGTO参数”均为一组参数构成的数据块 各数据块的详细 编排格式见6.2.2 子帧3页面类型的播发顺序可动态调整 用户接收机每次接收到子帧3时,均应识别其页面类型 PagelID). 发射数据流顺序高位(MSB)先发 264bits MSB LSB BDT-UTC DIFsIF AIP 电离层延迟改正 CRc ISMAI Rev PageIDIIS ssIsALSISAl 模参数 (B1cl(B1C(B1c 时间同步参数 6bits2bits 4bits 5bits 22bits 27bits 24bits 1bits 1bits1bits 74bits 97bits 图9B-CNAV1子帧3页面类型1信息编排格式 21
GB/T39414.1一2020 发射数据流顺序高位MSB)先发 264bts MSB LSEB AIF DIF SIF wN 简约历书简约历书简约历书简约历书 PagelID HS Rey CRC SISMAISISA BIcB1cB1C 2ts13blsgbis 6bits 2bits 38bits 38bits 38bits 24bits 38bits30bits i4his 图10B-CNAV1子帧3页面类型2信息编排格式 注每个页面播发4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 264bits MSB LSB sIFAIF DIF IS ReV CRC PagelD sSISMASISAl EoP参数 BGTo参数 BIC)B1c(B1c 14bits24bits 6bits 2bits 4bis 5bits 138bhis 68bits bhit1bi1bit 图11B-CNAV1子帧3页面类型3信息编排格式 发射数据流顺序高位(MSB)先发 264bits MSB LSB DIF SIF AIF Rev PagelDHS S1ISMASISAL 中等精度历书 CRc lBICBICB1C 6bits2bt 22bits 47bits24bits 4bits 156bits ibitbt bit 图12B-CNA1子帧3页面类型4信息编排格式 子3中各参数说明见表12 表12子帧3各参数说明 序号 电文参数 参数定义及描述 页面类型(PageID) 见8.2 电离层延迟改正模型参数 见 8.8 8.9 中等精度历书 见 历书参考时刻周计数(wN. 见8.10 历书参考时刻(. 见8.10 简约历书 见8,10 EOP参数 见8,11 BDT-UTC时间同步参数 见8.12 BGYT0参数 见8,13 22
GB;/T39414.1一2020 表12(续) 序号 参数定义及描述 电文参数 见8.14 l0 卫星健康状态(HS) 1 电文完好性标识(DF 见8.15 12 见8.,15 信号完好性标识(S1IF) 13 见8.15 系统告警标识(AIF) 14 卫星轨道的切向和法向精度指数(SISAI. 见8.16 15 卫星轨道径向和卫星钟差精度指数(SISAI 见8,16 16 空间信号监测精度指数(SISMAI 见8.17 17 循环冗余检验(CRCy 见 7.1.2 7.2.3.4数据块 “星历I”“星历I”“钟差参数”“SISAL”“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”等10类数据块的详细编排格式如图13~图22 所示 MSB LSB Satpe A4 n m M 11bits 2bits 26bits 25bits 7bits23bits 33bits 3bils 33bits 图13星历I共203比特 MSB LSB n o C C8 C C Ca n 33bits33bits 19bits15bits16bits16bits24bits24bits21bits21bits 图14星历I(共222比特 MSB LSB Cn n 7 11bits 25bits 22bits 11bits 图15钟差参数(共69比特) MSB LsB sISAL SsISA SISA L. Ale 11bits 5bits 3bits 3bits 图16SISAL.(共22比特 23
GB/T39414.1一2020 MSB LSB 10bits 8bits 8bits 8bits 8bits 8bits 8bits 8bits 8bits 图17电离层延迟改正模型参数共74比特 MSB LSB Au A As WN WNs DN Ahs 16bits 13bits 16bits 13bits 7bits 8bits 13bits 3bits 8bits 图18BDT-UcC时间同步参数(共97比特》 MSB LsB PRN SatType o a0 Healh 9e 6bits 2bits 8bits 7bits 7bits 8bits 图19简约历书(共38比特 MSB LsB MX "x "My PNY 1 &in l6bits 2bits 5bits 21bis 15bhits 31bits 9bits 图20EoP参数(共138比特 LSB MSB GNSSID Aoo ABoTo ao WNoBGrooBGTo 3bits 13bits 16bits 6bits 13bits 7bits 图21BGTro参数(共68比特 LsB MSB PRNSatIypewN 厅 a n0o a0 an Health AM6 6bits 2bits 3bits 8bits 11bits11bits 17bits16bits 1bits16bits 16bits11bits10bits 8bits 图22中等精度历书(共156比特 导航电文参数和算法 8 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163 8.2页面类型 页面类型(PageID)用于标识BCNAV1子赖3的页面,共6比特,无符号整型 其定义见表13 24
GB;/T39414.1一2020 表13页面类型定义 PagelD(二进制 页面类型 无效 000000 页面类型！ 00000l 000010 页面类型2 00001 页面类型3 000100 页面类型4 其他 预留 8.3系统时间参数 BCNAV1导航电文播发的系统时间参数包括小时内秒计数(sOH)、周内小时计数(HOw)、整周 计数(wN),各参数定义及特性说明见表14 表14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 sOH 小时内秒计数 18 03582 HOw 周内小时计数 0~167 整周计 WN 数 13 089 小时内秒计数(sOH)在B-CNAV1子帧1中播发 sOH对应的秒时刻表示本子帧1起始处第 个脉冲上升沿所对应的秒时刻 SOH在北斗时每个整点时刻从零开始计数,在每个小时结束(即下 小时开始)时刻被重置为零 周内小时计数(HOw)在BCNAV1子倾2中播发 HOw表示在当前周内的小时计数,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BCNAV1子帧2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电文数据版本标识 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 ODE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 户可通过IODE的变化来判断星历参数是否发生变化 b IODE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 为本组星历参数参考时刻(.)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15 25

北斗卫星导航系统空间信号接口规范第1部分：公开服务信号B1CGB/T39414.1-2020

北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统之一，其具有全球覆盖、高可靠性、高精度等特点，受到了广泛的认可和应用。空间信号接口规范是指在北斗卫星导航系统中，不同类型的用户设备与北斗卫星之间通信的技术规范。

公开服务信号是北斗卫星导航系统的基础信号之一，能够提供1米级别的定位精度。具体而言，公开服务信号包括了B1I和B1C两种频率，其中B1C频率的载波相位偏移（Carrier Phase Offset，CPO）可以通过解算被动消除，从而得到更高精度的定位结果。

在B1CGB/T39414.1-2020规范中，公开服务信号B1C的技术指标包括了频率、码制、功率、天线方向图等多个方面。其中，B1C频率为1575.42MHz±12.5MHz，采用二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）调制方式，其导航消息数据速率为50bps。

B1CGB/T39414.1-2020规范对于北斗卫星导航系统中公开服务信号的定义和规定，能够提高不同类型用户设备之间通信的互操作性和兼容性，进一步促进北斗卫星导航系统的应用和发展。

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