国家标准 GB/T39473一2020 北斗卫星导航系统公开服务性能规范 peeifieationsforopeservieeperftormaneefBeiDounavigationstelitesystem 2020-11-19发布 2021-03-01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/T39473一2020 目次前言引言范围规范性引用文件术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 3.2符号和缩略语北斗系统概述 4.1系统构成 4.2服务区 4.3坐标系统 4.4时间系统北斗系统空间信号特征 5.！空间信号接口特征 5.2空间信号性能特征北斗系统服务性能特征用户使用条件 6.1 6.2服务精皮 6.3服务可用性 6.4兼容与互操作北斗系统公开服务空间信号性能指标空间信号覆盖范围指标 7.1 7.2空间信号精度指标 7.3空间信号连续性指标 7.4空间信号可用性指标 7.5验证方法北斗系统公开服务性能指标 8.1服务精度指标 8.2服务可用性指标 0 8.3验证方法
GB/39473一2020 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由中央军委装备发展部提出本标准由全国北斗卫星导航标准化技术委员会(SAC/TC544)归口本标准起草单位:卫星导航工程中心、航天标准化研究所本标准主要起草人:苏牡丹、龚佩佩、高为广,郑恒,王凯、贾小林、胡志刚、耿涛、冯来平、王晋婧赵齐乐、李军正、周玉霞、王维嘉、曹坤梅
GB/T39473一2020 引言北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)标称空间星座由30颗卫星(3GEO+3IGsO+24MEO)组成,并视情部署在轨备份卫星,可为全球用户提供导航定位和授时服务北斗卫星导航系统公开服务是指利用北斗系统播发的公开服务信号,来确定用户位置、速度、时间的无线电导航服务北斗系统于2018年12月27日开通全球导航定位服务,卫星导航系统管理办公室相继发布了系列北斗系统空间信号接口控制文件和公开服务性能指标的承诺性文件本标准基于这些文件,对北斗系统标称星座的公开服务信号基本导航定位授时服务性能进行了规定
GB/39473一2020 北斗卫星导航系统公开服务性能规范范围本标准给出了北斗系统概述,北斗系统空间信号特征和北斗系统服务性能特征,规定了北斗系统公开服务空间信号性能指标,北斗系统公开服务性能指标及其验证方法本标准适用于北斗系统公开服务性能的监测评估、北斗产品功能性能的测试验证等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 GB/T39398一2020全球连续监测评估系统(iG;MAs)监测评估参数 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 GB/T39414.2-2020北斗卫星导航系统空间信号接口规范第?部分;公开服务信号B2a 北斗卫星导航系统空间信号接口规范第3部分公开服务信号BI GB/T39414.32020 GB/T39414.4-2020北斗卫星导航系统空间信号接口规范第4部分;公开服务信号B31 术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 GB/T39267界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 信号中断signaloutages 北斗卫星不能播发“健康”空间信号的事件注:信号中断包括信号不播发、播发非标准码以及信号状态为“不健康” 3.1.2 计划中断schedledsuspensions 在卫星信号预计将不符合本标准规定的性能时,提前发出通知的卫星信号中断 3.1.3 非计划中断unseheduledoutages 计划中断之外的由系统故障或维修事件等造成的卫星信号中断 3.2符号和缩略语下列符号和缩略语适用于本文件 AOD数据龄期(AgeofData) BDcS:北斗坐标系(BeiDouCoordinateSystem) BDS;北斗卫星导航系统(BeiouNa SatelliteSystem) avigation BDs3;:北斗三号(BDsPhaseI
GB/T39473一2020 BDs3G;北斗三号GEo卫星(BDs3GEOsatellite) BDs-3I;北斗三号IGSO卫星(BDS-3IGSOsatelite) BDS-3M:北斗三号MEO卫星(BDS-3MEOsatellite BDT:北斗时BeiDouNavigationSatelliteSystemTime) CGCs2000;2000大地坐标系(ChinaGeodeticCoordinateSystem2000) DIF;电文完好性标识(DataIntegrityFlag) GEO;地球静止轨道(GeostationaryEarthOrbit) GNss.全球卫星导航系统(GiobalNavigeation.sateliesystcem) IERs:国际地球自转服务(Int nternationalEarthRotationandReferenceSystems) IGsO;倾斜地球同步轨道(InclinedGeosynehronousOrbit) ITRF:国际地球参考框架(InternationalTerrestrialReferenceFrame MEO;中圆地球轨道(MediunmEarthOrbit) NAV;导航(Navigation NTSC;国家授时中心(NationalTimeServieeCenter) PDOP;位置精度因子(PositionDilutionofPrecision) RF射频(CRadioFrequeney) RMS;均方根(RootMeanSgquare) SIF:信号完好性标识(SignalIntegrityFlag SIS;空间信号(SignalInSpace sISRAE;空间信号测距二阶变化率误差(sISRangeAccelerationError SISRE;空间信号测距误差(SIsRangeEror) SISRRE;空间信号测距变化率误差(SISRangeRateError) Tn群延迟时间改正(TimeCoretionofGroupDelay) UTC:协调世界时(CoordinatedUniversalTime UTcOE;协调世界时偏差误差UTcOffsetError 北斗系统概述 4.1系统构成 4.1.1概述北斗系统由空间段,地面段和用户段三部分组成 4.1.2空间段北斗系统空间段由3颗GEO卫星,3颗IGso卫星和24颗MEO卫星的标称空间星座和不定数量的备份卫星组成 GEO卫星轨道高度35786km;l ;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 4.1.3地面段北斗系统地面段主要由主控站、时间同步/注人站和监测站等着干地面站以及星间链路运行管理设施等组成 4.1.4用户段北斗系统用户段包括北斗及兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品,以及终端设备
GB/39473一2020 应用系统与应用服务等 4.2服务区北斗系统具备为全球用户提供服务的能力,并可为亚太地区55's一55N、70E一150E大部分区域(简称;亚太大部分地区)提供更优的服务 43坐标系统北斗坐标系BDCS)符合国际地球自转服务(IERS)规范的定义,采用2000大地坐标系 (CGCS2000)的参考椭球参数,对准于最新的国际地球参考框架(ITRF) 北斗坐标系的详细定义参见GB/T394l4.1一2020. 4.4时间系统北斗时(BDT)采用国际单位制(sD)秒为基本单位连续累计,不国秒,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UTC建立联系,BDT与UTC的偏差保持在50ns以内(模1s) BDT与UTC之间的偏差改正和闱秒信息在导航电文中播发 5 北斗系统空间信号特征 5.1空间信号接口特征 5.1.1空间信号射频特征北斗系统提供的四个公开服务信号 BI信号;中心频率为1561.098MHa a b)B31信号;中心频率为1268.52MHz; B1C信号:中心频率为1575.42MHz包含数据分量B1c_data和导频分量B1c_pilot) c d)2a信号:中心频率为1176.45MHz包含数据分量B2a_data和导频分量B2a_pilot) 各信号的其他射频信息参见GB/T39414.12020~GB/T39414.42020的规定 5.1.2导航电文特征 5.1.2.1导航电文类型北斗系统公开服务提供4种导航电文类型,导航电文正常更新周期为1h 卫星类型、播发信号及导航电文类型的对应关系见表1 表1北斗系统在轨工作卫星类型、播发信号及导航电文类型的对应关系卫星类型播发信号导航电文类型 BDS3G B1l、B3l D2 D Bll、B31 BDs3M B1 BCNAV BDS-31 B2a B-CNAV2
GB/T39473一2020 根据信息速率和结构不同,B1I和B31信号的导航电文分为D1导航电文和D2导航电文 D1导航电文速率为50bps,D2导航电文速率为500bps 导航信息帧格式参见GB/T39414.3一2020和 GB/T39414.4一2020的规定 B1C信号导航电文采用BCNAV1格式,电文数据调制在BC_data上,每帧电文长度为1800符号位,电文速率为50bps,符号速率为100sps,播发周期为18s 导航信息帧格式参见GB/T39414.I 2020的规定 B2a信号导航电文采用BCNAV2格式,电文数据调制在B2a_data上,每帧电文长度为600符号位,电文速率为100bps,符号速率为200sps,播发周期为3s 导航信息格式参见GB/T39414.2 2020的相关规定 5.1.2.2公开服务导航电文信息导航电文信息主要包含卫星星历参数 a b 卫星钟差参数; 群延迟时间改正 c d 电离层延迟改正参数; 卫星健康状态; o BDT-UTC时间同步参数，星座状况(历书信息)等 8 导航电文信息详细内容参见GB/T39414.1一2020GB/T39414.4一2020的相关规定 5.1.3空间信号状态特征 5.1.3.1 空间信号状态定义北斗系统空间信号包含三种状态,具体含义分别是: “健康”该空间信号满足本标准规定的服务性能; a b)“不健康”:该空间信号不提供服务或正在测试中; “边缘”;该空间信号不属于“健康”状态,也不属于“不健康”状态 c 本标准规定的服务性能仅适用于“健康”状态的空间信号 5.13.2空间信号状态及相关标识用户要确定北斗卫星播发的空间信号状态,应正确接收导航信号,并成功通过校验 B1l1和31信号的导航电文中直接采用“卫星自主健康标识(SatH1)” B1C和B2a信号的导航电文中采用“卫星健康状态(HS)”“SIF”和“DIF”表示卫星/空间信号状态 “Hs”表示整星的健康状态; a b)“sIF”表示信号的健康状态 “DIF”表示信号播发的电文参数误差是否超出预测精度 c 北斗系统B11,B31,B1C和B2a空间信号健康状态及相关标识的关系见表2
GB/39473一2020 表2空间信号健康状态及相关标识的关系信号与电文类型的健康标识 B1C(BCNAV1 BH(D1或D2) 空间信号健康状态 B31-(D1或D2) B2a-(BCNAV2 SatH1 HS SIF DIF 健康任意值 0/1 不健康 0/1 0/1 边缘无此状态 B1c信号的sIF(B1c)在B1c信号导航电文BCNAV1中播发,同时也在B2a信号导航电文1 B CNAV2中播发由于B2a信号导航电文的更新频度更高,对于使用B1C和B2a信号的双频用户,宜优先使用B2a信号播发的SIF(B1C)完好性状态标识 5.2空间信号性能特征 5.2.1空间信号覆盖范围北斗系统公开服务空间信号覆盖范围用单星覆盖范围表示单星覆盖范围是指从卫星轨道位置可见的地球表面及其向空中扩展1000km高度的近地区域 5.2.2空间信号精度 5.2.2.1空间信号测距误差空间信号测距误差(SISRE)采用瞬时SISRE的均方根误差(RMS)的统计值表示瞬时SISRE是指在不包含用户接收机钟差和测量误差的情况下,观测卫星空间信号所得到的实际测量值与采用导航电文参数所得到的伪距值之差瞬时SISRE仅考虑与北斗空间段和地面控制段相关的误差(不包括电离层延迟误差、对流层延迟误差、多径及接收机噪声等与用户段相关的误差). 5.2.2.2空间信号测距变化率误差空间信号测距误差对时间的一阶导数,用该误差的RMS表征 5.2.2.3空间信号测距二阶变化率误差空间信号测距误差对时间的二阶导数,用该误差的RMS表征 5.2.2.4协调世界时偏差误差北斗时(BDT)与协调世界时(UTC)偏差的误差,用该误差的95%表征. 5.2.3空间信号连续性个“健康”状态的公开服务空间信号能在规定时间段内不发生非计划中断而持续工作的概率提前发出通知的计划中断不会影响连续性
GB/T39473一2020 5.2.4空间信号可用性北斗星座中规定轨道位置上的卫星提供“健康”状态的空间信号的概率可用性计算包含计划中断和非计划中断 6 北斗系统服务性能特征 6.1用户使用条件使用本标准中导航定位和授时等性能指标的用户,应满足下列基本条件接收机符合GB/T39414.1一2020GB/T394l4.4一2020的相关技术要求,可以接收和正确 a 处理公开服务信号,进行导航定位或授时解算; b 截止高度角为5"; 在北斗坐标系中完成卫星位置和几何距离的计算; d 仅考虑与空间段和地面控制段相关的误差; 双频用户采用载波或伪距的无电离层组合方式减少电离层延迟影响 BC信号优先使用导频分量测距; f 使用最新的"健康"状态的空间信号和导航电文 g 6.2服务精度服务精度包括定位精度和授时精度定位精度指用户使用公开服务信号确定的位置与其真实位置之差的统计值,包括水平定位精 a 度和垂直定位精度; b)授时精度指用户使用公开服务信号确定的时间与BDT之差的统计值 6.3服务可用性服务可用性指可服务时间与期望服务时间之比可服务时间是指在给定区域内服务指标满足规定性能标准的时间,包括位置精度衰减因子(PDOP)可用性和定位服务可用性 PDOP可用性指规定时间内,规定条件下,规定服务区内,PD0P值满足PDOP限值要求的时间百分比定位服务可用性指规定时间内规定条件下,规定服务区内,水平和垂直定位误差满足精度限值要求的时间百分比 6.4兼容与互操作北斗系统可与其他全球卫星导航系统(GNSS)实现兼容与互操作,具体表现为北斗系统使用的无线电频率符合国际电信联盟公约,并受其保护北斗与其他GNSS系统不 a 产生有害干扰,可实现射频兼容用户可联合使用北斗和其他GNSS系统的公开服务信号,获得更好的服务性能,而不显著增 b 加复杂性和用户成本,北斗与其他GNSS系统可实现互操作北斗时溯源于协调世界时,并在导航电文中播发北斗系统与其他GNSS系统的时差信息;北斗坐标系与国际地球参考框架(ITRF)保持一致
GB/39473一2020 北斗系统公开服务空间信号性能指标 7.1空间信号覆盖范围指标北斗系统公开服务空间信号(单星)覆盖范围指标如表3所示表3北斗系统公开服务空间信号(单星)覆盖范围指标卫星类型覆盖范围指标覆球范围内(高度1o00km)100%; GEO,IGSO,MEO 用户最小接收功率大于一163dBw 注各卫星各频点的最小接收功率参见GB/T39414.1-2020~GB/T39414.4一2020的规定 7.2空间信号精度指标 7.2.1SISRE指标北斗系统公开服务sIsRE的指标如表4所示表4北斗系统公开服务sISRE指标 RMS 信号类型约束条件截止高度角5°以上; BlI、B31 SISRE1.0m 任意卫星(GE(O、IGSO,ME(O)公开服务健康空间信号; 包含卫星钟差、星历和T误差; 不包括单频电离层延迟误差; 不包括传输误差和用户段误差 BIc,B2 SIsRE0.6mm 计算时段超过30d,全星座卫星所有数据龄期AOD)平均值 7.2.2SISRRE指标北斗系统公开服务SISRRE的指标如表5所示表5北斗系统公开服务sISRRE指标信号类型 RMS 约束条件任意卫星(GEO,GS(O,ME(O)公开服务健康空间信号; BII,B31 SISRRE0,006m/s 不包括单频电离层延迟误差; B1C、,B2a 不包括导航数据切换带来的伪距阶跳对s1sRRE的影响 7.2.3sISRAE指标北斗系统公开服务s1sRAE的指标如表6所示
GB/T39473一2020 表6北斗系统公开服务SISsRAE指标信号类型 RMS 约束条件任意卫星(GEo,IGso,MEo)公开服务健康空间信号 B11、B3I、 SISRAE0.002m/s不包括单频电离层延迟误差; BIC,B2a 不包括导航数据切换带来的伪距阶跳对sIsRAE的影响 7.2.4空间信号UcoE指标北斗系统公开服务空间信号UTcOE的指标如表7所示表7北斗系统公开服务空间信号UTcoE指标信号类型 95%置信度约束条件任意卫星(GEoIGsO.MEo)公开服务健康空间信号; Bl1,B3I,B1c,EB2a UTcOE<40ns 不包括传输误差和用户段误差 7.3空间信号连续性指标北斗系统公开服务空间信号连续性指标如表8所示表8北斗系统公开服务空间信号连续性指标卫星类型指标约束条件 B11,B31 GEO >0.995/h B11,B31 >0,.995/A IGsO 假设每个小时开始时空间信号可用; BIC、2a" 0,998/h 统计所有同类在轨运行卫星的年统计值 BlI,B31 0.998/h MEO B1C,2a 0.,.998/h 7.4空间信号可用性指标北斗系统公开服务空间信号可用性指标如表9所示表9北斗系统公开服务空间信号可用性指标卫星类型指标约束条件 GEO B1l、B3I 0.98 B1l1、B31 0,98 IGSO 统计所有同类在轨运行卫星的年统计值 B1C、2a 0,98 BI,B31 0.98 MEO B1c,2a >0.98
GB/39473一2020 7.5验证方法 7.5.1空间信号覆盖范围按照GB/T394l4.l一2020的4.10,GB/T39414.2一2020的4.2.5,GB/T39414.3一2020的4.10和 GB/T39414.42020的4.2.5执行 7.5.2空间信号精度按照GB/T39398一2020的7.3、7.4和7.5执行 7.5.3空间信号连续性按照GB/T39398一2020的7.7执行 7.5.4空间信号可用性按照GB/T393982020的7.8执行 8 北斗系统公开服务性能指标 8.1服务精度指标北斗系统服务区内公开服务定位精度指标如表10所示表10北斗系统服务区内公开服务定位精度指标信号类型约束条件 95%置信度满足用户使用条件的用户,使用健康的卫星信号进行解算水平方向 10mn 全球B1I、B3I B1I、B3I信号全球所有点24h的定位误差的统计值任意单频、双频重直方向 s10m 不包括传输误差和用户段误差亚太大部分地区水平方向满足用户使用条件的用户,使用健康的卫星信号进行解算; 5m Bl,B3!任意 B.31信号亚太大部分地区所有点24h的定位误差的统计值垂直方向单频,双频 5m 不包括传输误差和用户段误差满足用户使用条件的用户,使用健康的卫星信号进行解算; 水平方向 S10m 全球Bc,2a B1C、B2a信号全球所有点24h的定位误差的统计值任意单频、双频 S10m 垂直方向不包括传输误差和用户段误差北斗系统服务区内公开服务授时精度指标如表11所示表11北斗系统服务区内公开服务授时精度指标信号类型 95%置信度约束条件满足用户使用条件的用户,使用健康的卫星信号进行多星解算; 全球B1I,.B81 20ns B1I,B31信号全球所有点24h的授时误差的统计值任意单频、双频不包括传输误差和用户段误差
GB/T39473一2020 表11(续) 信号类型 95%置信度约束条件亚太大部分地区满足用户使用条件的用户,使用健康的卫星信号进行多星解算， B1,H3!信号亚太大部分地区所有点24h的授时误差的统计值 B1I,IB31任意 <10ns 单频、双频不包括传输误差和用户段误差满足用户使用条件的用户,使用健康的卫星信号进行多星解算全球B1C、B2a 20ns B1C,B2a信号全球所有点24h的授时误差的统计值任意单频,双频不包括传输误差和用户段误差 8.2服务可用性指标 8.2.1PDoP可用性指标北斗系统服务区内公开服务PDoP可用性指标如表12所示表12北斗系统服务区内公开服务PDOP可用性指标服务可用性指标约束条件全球B11,B3I PDOP<6 0.95 PDoP可用性 B1,.BB3I信号全球所有点平均值,任意24h 亚太大部分地区 PDO)P6; >0.99 B1,B3IPpoP可用性 BI,.BB3I信号亚太大部分地区所有点平均值,任意24h 全球B1C、,B2a PDO)P6; 0,95 PDoP可用性 Bc,B2a信号全球所有点平均值,任意24h 8.2.2定位服务可用性指标北斗系统服务区内公开服务定位服务可用性指标如表13所示表13北斗系统服务区内公开服务定位服务可用性指标服务可用性指标约束条件 95%置信度,水平定位精度优于20m; 全球B1I、B31 95%置信度,高程定位精度优于20m.; >0.95 任意单频,双频规定用户条件下的定位解算定位服务可用性 Bl.B1信号全球所有点平均值,任意24h 5%置信度,水平定位精度优于10m; 亚太大部分地区B1I、B31 95%置信度,高程定位精度优于10m" 任意单频,双频 >0.99 规定用户条件下的定位解算; 定位服务可用性 BI,B3I信号亚太大部分所有点平均值,任意24h 95%置信度,水平定位精度优于20m: 全球BlC,B2a 5%置信度,高程定位精度优于20m.; >0.95 任意单频、双频规定用户条件下的定位解算定位服务可用性 B1c,2a信号全球所有点平均值,任意24h 10
GB/39473一2020 8.3验证方法 8.3.1服务精度按照GB/T39398一2020的8.1和8.3执行 8.3.2服务可用性按照GB/T39398一2020的8.4和8.5执行

北斗卫星导航系统公开服务性能规范GB/T39473-2020详解

一、规范背景

随着北斗卫星导航系统的发展，其在国内外的应用越来越广泛。为了进一步提高北斗卫星导航系统的服务质量和可靠性，促进其在各个领域的广泛应用，国家标准化管理委员会于2020年12月发布了《北斗卫星导航系统公开服务性能规范GB/T39473-2020》（以下简称规范），该规范是我国北斗卫星导航系统公开服务性能的标准化文件。

二、规范内容

1. 适用范围

规范适用于北斗卫星导航系统的公开服务性能，包括北斗卫星导航系统开放的位置、授时、导航、短报文等各种服务。

2. 基本概念

规范中涉及到的基本概念包括：服务质量、服务可靠性、服务可用性、服务覆盖率等。对这些概念的准确理解是保证规范实施成功的前提条件。

3. 性能指标

规范中列举了北斗卫星导航系统公开服务的14项性能指标，其中包括定位精度、时间同步精度、导航数据更新时间等关键性能指标。这些指标是评估北斗卫星导航系统公开服务质量的重要依据。

4. 测试方法

规范中还提供了测试北斗卫星导航系统公开服务性能的详细方法，包括测试环境的搭建、测试流程的设计和测试数据的处理等方面。这些测试方法是保证北斗卫星导航系统公开服务质量的重要手段。

三、实施建议

为了更好地落实GB/T39473-2020标准的相关要求，我们可以从以下几个方面进行实施：

加强标准宣传和培训，提高全社会对北斗卫星导航系统公开服务性能规范的认识和重视；
制定详细的测试计划和测试方案，确保测试的科学性和可靠性；
建立完善的北斗卫星导航系统公开服务监测体系，及时发现并解决服务质量问题；
积极推进北斗卫星导航系统公开服务的技术研究和应用创新，不断提高其服务质量和可靠性。

四、结论

GB/T39473-2020作为我国北斗卫星导航系统公开服务性能的标准化文件，规范了北斗卫星导航系统公开服务的性能指标和测试方法，对于提高北斗卫星导航系统在各个领域的应用质量和效益具有重要意义。我们应该充分认识这一标准的重要性，切实加强规范实施和推进。