国家标准 GB/T39398一2020 全球连续监测评估系统(iGMAS 监测评估参数 MonitoringandassesmemtparametersofinternatiomalGNSS assessmentsystemiGMAS monitoringand 2020-11-19发布 2021-06-01实施家市场监督管理总局国发布国家标准花管委员会国家标准
GB/39398一2020 目次前言范围规范性引用文件凡术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语监测评估参数分类星座状态参数 5.1卫星健康状态参数 5.2卫星轨道参数 5.3精度因子(DOP 空间信号参数 6.1用户接收信号电平 6.2功率谱偏差 6.3基带信号数字畸变 6.4信号分量间相位偏差 6.5信号相关损失 6.6测距码相位相对一致性空间信息参数 7.1广播轨道精度 7.2广播钟差精度 7.3空间信号距离误差(SISRE 7.4空间信号距离变化率误差(SISRRE 7.5空间信号距离二阶变化率误差(SISRAE) 7.6空间信号完好性空间信号连续性 7.7 7.8空间信号可用性 7.9 播电离层延迟模型精度 7.10广播TG;D精度 7.11协调世界时偏差误差(UTcOE 7.12系统时性能参数 7.13卫星钟性能 7.14BDT与GNSS系统时偏差误差(BG;TOE) 7.15坐标系统转换服务性能参数 8.1定位精度
GB/T39398一2020 8.2测速精度 8.3系统时授时精度 8.4PDOP可用性 8.5定位服务可用性 8.6定位服务连续性附录A资料性附录精度因子的计算方法 13 附录B资料性附录广播轨道精度计算附录c(资料性附录广播钟差精度计算
GB/39398一2020 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:西安测绘研究所、卫星导航工程中心、科学院国家授时中心、战略支援部队信息工程大学、科学院上海天文台、航天标准化研究所本标准主要起草人:贾小林、焦文海、李建文、阮仁桂、刘莹、贺成艳、胡志刚、王雪、苏牡丹,朱永兴、任夏、张慧君、宋淑丽、王凯、王维嘉
GB/39398一2020 全球连续监测评估系统(iGMAS) 监测评估参数范围本标准规定了全球连续监测评估系统(iGMAs)对全球卫星导航系统(GNsS)运行状态、服务性能进行监测和评估所涉及的监测评估参数分类、星座状态参数、空间信号参数、空间信息参数、服务性能参数等要求本标准适用于卫星导航系统工程建设与运行维护,以及民航、海事、交通、电力、通信等行业对卫星导航服务性能的监测与评估工作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/T392672020北斗卫星导航术语术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 GB/T39267一2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1.1 空间信号健康状态healthstatusofsignal-in-spaee 导航电文中用于指示空间信号是否正常的状态参数 3.1.2 信号中断signaloutages 导航卫星不能播发状态为“健康”的空间信号注1，空间信号包括信号不播发,播发非标准码,以及信号状态为“不健康” 注2:信号中断包括计划中断和非计划中断 3.1.3 计划中断scheduledsuspensions 在卫星信号预计将不符合ICD文件规定的性能时,提前发出通知的卫星信号中断 3.1.4 非计划中断usehedmledouages 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注:在非计划中断发生后宜尽快通知用户 3.2缩略语下列缩略语适用于本文件 BDs;北斗卫星导航系统(BeiDouNa avigationSateliteSystem)
GB/T39398一2020 BDT:;北斗时(BeiDouTime) BGTOE;BDT与GNSS系统时偏差误差(BDT/GNSSTimeOffsetError) DCB;差分码偏差(DifferentialCodeBias) DOP精度因子(DlutionofPreeision) Galileo;伽利略卫星导航系统GalileoNavigationSatelliteSystem GEO):地球静止轨道(GeostationaryEarthO)rbit GLONASS:全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem GNSS:全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem GPS:全球定位系统(GlobalPositioningSystem) 1CD接口控制文件(InterfaceControlDocumment 1CG;全球卫星导航系统委员会(nternationalCommitteeonGlobalNavigationSatelliteSystems IGSO倾斜地球同步轨道(InclinedGeoSynchronousOrbit iGMAS ;全球连续监测评估系统(InternationalGNSsMonitoringandAssessmentSystem) MEO中圆地球轨道(MediumEarthOrbit) RMS,均方根(RootMeanSquare) SIS;空间信号(SignalinSpace) AccelerationError) SISRAE;空间信号距离二阶变化率误差(SignalinSpaceRan ange nalinSpaceRangeError) SISRE:空间信号距离误差(Signa sIsRRE:空间信号距离变化率误差(SigmalinSpaceRnge reRateError) TEcU;总电子含量单位(TotalEeleetronContentUnit TGD:群延迟时间改正(TimeCerroctionofGroupDelay UTC;协调世界时(CoordinatedUniversalTime) UTcOE协调世界时偏移误差(UTcOffsetError) 监测评估参数分类监测评估参数分为以下4类星座状态参数空间信号参数; 空间信息参数; 服务性能参数 5 星座状态参数 5.1卫星健康状态参数标识卫星导航信号是否可用的参数，一般从卫星导航电文获取,通常分为健康、不健康两种状态 5.2卫星轨道参数表征在轨卫星的空间位置及速度的参数,一般采用开普勒轨道根数表示,包括轨道长半轴、偏心率轨道倾角、升交点赤经、,近地点幅角和平近点角 5.3精度因子(DoP) 精度因子(DOP)分为以下5种
GB/39398一2020 几何精度因子(GDOP) 位置精度因子(PDoOP); 垂直精度因子(VDOP); 水平精度因子(HOP); -时间精度因子(TDOP). 可按单GNsS星座或多GNsS星座组合计算,具体计算公式参见附录A 空间信号参数 6.1用户接收信号电平表征卫星导航信号功率特性通过测量卫星导航信号到达地球近地表面的功率电平获得包含地面接收功率最小值及地面接收功率稳定度两个参数地面接收功率最小值:在卫星高度角大于5、地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0dB增 aa 益的情况下,卫星导航信号到达接收机天线输出端各支路信号最小功率电平; 地面接收功率稳定度;在卫星高度角大于5",地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0dB b 增益的情况下,任意30nmin内卫星导航信号到达接收机天线输出端各支路信号电平的最大值与最小值之差 6.2功率谱偏差表征卫星导航信号功率谱特性在频率分辨率为1kHz情况下,利用主瓣带宽内的实测信号与设计信号的归一化功率谱密度包络之差计算获得分析参数主要为偏差最大变化量,是指在80%的主瓣带宽内实测信号与设计信号功率谐密度包络的差值曲线中最大值与最小值之差实测信号与设计信号功率请密度包络差值曲线如图1所示,功率谱偏差为4p,单位为分贝瓦每千赫(dBW/kHz) -50 -实测信号 -设计信号 -60 -70 -80 -90 -100 -110 -0.5 0.5 频率/MHz 图1功率谱密度包络差值曲线示意图 6.3基带信号数字畸变表征卫星导航信号时域波形特性通过统计实测卫星基带信号码片持续时间与设计基带信号码片持续时间差值得到基带信号数字畸变示意图如图2所示图中,黑色虚线为实测卫星基带信号波形,表示实测卫
GB/T39398一2020 星基带信号码片持续时间,单位为纳秒;红色实线为设计卫星基带信号波形,表示设计基带信号码片持续时间,单位为纳秒;则公表示基带信号数字畸变,单位为纳秒图2基带信号数字畸变示意图 6.4信号分量间相位偏差表征卫星导航信号调制特性卫星导航信号分量间相位偏差是指同频点各信号分量之间的实测载波相位差与设计载波相位差的差值按公式(l)计算 AP/m,n)=p/,m,n)一9/,朋n) 式中 f频点信号分量m与信号分量n之间相位偏差,单位为弧度(rad); AP,朋,那 f频点信号分量m与信号分量n之间的实测载波相位差,单位为弧度(rad); P,m.m 频点信号分量与信号分量之间的设计载波相位差,单位为弧度(rad) 9f,m.m 6.5信号相关损失表征卫星导航信号相关特性相关损失是指卫星导航信号工作带宽内的实测基带信号相关功率与设计基带信号相关功率之差,其中实测基带信号相关功率通过实测基带信号与本地复现参考信号的归 -化相关运算,见公式(2),设计基带信号相关功率通过本地复现参考信号归一化自相关运算,见公式 (3),相关损失按照公式(4)计算 S Sr(t一T)de ？ cCFr (e)[dl|s.()d 1S Pa=max.h120lgeCIcCF()]) CL= --PcF.m -尸r叫一式中 CCFr 接收信号与本地复现信号时延T时,导航信号互相关归一化计算值; 互相关计算时延差偏移量,单位为秒(s); T -积分时间,通常为所分析信号的一个主码周期,单位为秒(s); S( 历元！时刻,工作带宽内的实测基带信号; S(t一T) 历元时刻,工作带宽内的与接收信号时延为的本地复现参考信号共轭,其中上标表示共轭; 积分运算的时间步进量,单位为秒(s): dn P 积分周期内的归一化相关功率最大值,单位为分贝(dB); T 积分周期内的最大值计算函数; maXower,alle 在积分周期内,设计基带信号归一化相关功率最大值,单位为分贝(dB); P 'ccF,rl 在积分周期内,实测基带信号归一化相关功率最大值,单位为分贝(dlB); P 'cF,renl
GB/39398一2020 相关损失,单位为分贝(dB). 6.6测距码相位相对一致性表征测距码相位一致性通过统计一段时间内的同频点各支路测距码之间相位变化量之差获得按公式(5)计算 5 Ap=[p.(十tim)一p/.(t)]一[p.,(十tim)一p.,()] 式中: 频点. 支路与y支路测距码间相位相对一致性参数值,单位为纳秒(ns); Ap -！时刻频点r支路测距码伪距测量值,单位为纳秒(ns); P/, -t时刻f频点y支路测距码伪距测量值,单位为纳秒(ns); p/,1 时间间隔,单位为秒(s) tine 空间信息参数 7.1广播轨道精度表征利用广播星历轨道参数计算得到的卫星位置精度计算方法参见附录B 7.2广播钟差精度表征利用广播星历钟差参数计算得到的卫星钟差精度计算方法参见附录c 7.3空间信号距离误差(sISRE) 广播轨道和钟差误差引起的卫星至用户距离误差在卫星导航信号覆盖范围内,SIsRE的统计精度按公式(6)计算 #*#* ssE=一cr十序A十了式中 ISRE的统计精度,单位为米(m); E 2ssRE 径向误差映射因子; o 广播轨道径向精度,单位为米m); 光在真空中的传播速度,单位为米每秒(m/s)5 o 广播钟差精度,单位为秒(s); 迹向法向误差映射因子广播轨道迹向精度,单位为米(m); o 播轨道法向精度,单位为米(m) 对于典型的GNss卫星轨道高度,在观测截至高度角位5"的情况下,映射因子a和8按表1取值 GNSssIsRE映射因子(截止高度角为5° 表1 BDS GPS GLONAss Galileo 导航系统卫星类型 GEO/IGsO MEO MEO ME(O MEO 35786km 23222km 高度 21528km 20200km 19100km 0.9924 0.9823 0.9804 0.9786 0.9844 映射因子 0.0867 0.l324 0.1392 0.1l454 0.1246
GB/T39398一2020 7.4空间信号距离变化率误差(SIsRRE) 导航卫星广播轨道和钟差误差引起的卫星至用户距离误差随时间的变化率,即SISRE对时间一阶导数一般采用卫星钟的3秒稳定度,按公式(7)计算空间信号距离变化率精度 ED A1sRREc”口式中: ED 空间信号距离变化率精度,单位为米每秒(m/s); s1sRRE 卫星钟频率3秒稳定度 o 其中口,按公式(8)计算 8 口，=a,r 式中 -卫星钟频率r(3sGB/39398一2020 间信号为判据,评估时段通常不小于一年单颗GNSS卫星的空间信号可用性按公式(11l)计算 Nhelh SA一 N 式中单颗卫星空间信号可用性; SA 评估时段内,该卫星空间信号播发状态为“健康”的历元数 Nhelths -评估时段总历元数 Nonal 7.9广播电离层延迟模型精度表征导航卫星广播电离层模型参数计算得到的电离层天顶延迟值的改正率和精度,按照参考基准的不同,可采用两种方法计算采用事后高精度格网电离层延迟模型作为评估基准,按公式(12)计算广播电离层延迟模型改正率,按公式(13)计算广播电离层延迟模型精度 |VIO VIa 1OD.i Rw-习(0 ×100% (12 VaM. VIG;= 、 VIcIM. MoD. 式中 R -由格网电离层模型评估的广播电离层模型改正率; -电离层格网点总数; -网格点序号,i=1,2,,n: VIoD -格网点序号为i处广播电离层模型按照ICD规定方法计算的天顶延迟值,单位为 TEcU VIam 格网点序号为处事后高精度格网电离层延迟模型计算得的天顶延迟值,单位为 TECU VId 广播电离层模型精度,单位为TECcU 采用双频实测观测数据计算穿刺点处垂直方向电离层延迟作为评估基准,按公式(14)计算广 b 播电离层延迟模型改正率,按公式(15)计算广播电离层延迟模型精度 IVIwn.一VIc. R 100% 点习0 " V Ic VI Ic., 15 》u 式中: Rwmn -由实测观测数据评估的广播电离层模型改正率评估的穿刺点总数; n -穿刺点序号,/-1,2,,m; VIDn 穿刺点序号1处广播电离层模型按照ICD规定方法计算的天顶延迟值,单位为 TECU VI,c -穿刺点序号1处采用双频实测数据计算得到的天顶方向电离层延迟值,单位为 TECU 7.10广播TGD精度表征导航电文中群延迟改正的精度按公式(16)计算广播的TGD误差,统计误差序列得RMsS.
GB/T39398一2020 D (16 Dl,一D 'TGD, 式中 D -i时刻广播TGD误差,单位为纳秒(ns); rGD D 时刻由导航电文计算获得的TGD,单位为纳秒(n ns; hrd, i时刻事后DCB产品转换后的TGD,单位为纳秒(ns) Dd. 7.11协调世界时偏差误差(UTcOE 表征导航卫星广播的协调世界时(UTC)偏差值的精度从导航电文中获取相应参数,按照ICD规定方法计算获得协调世界时偏差,并与事后高精度测量的协调世界时偏差求差,得到协调世界时偏差误差,统计误差序列得95%分位值 7.12系统时性能参数表征卫星导航系统系统时间的性能的参数,用频率准确度、稳定度、漂移率和与协调时UTc()的偏差(模1s)等参数表示 7.13卫星钟性能表征导航卫星基准频率性能的参数,用频率准确度、稳定度和漂移率等参数表示 7.14BDr与GNsS系统时偏差误差(BGToE 表征北斗卫星导航系统播发的DT与GPSs,GL.ONAss,Galileo系统时之间的偏差值的精度从导航电文中获取BDT与GNSS系统时之间的偏差参数,按照ICD规定方法计算获得BDT与GNSS系统时之间的偏差,并与事后高精度测量的偏差求差,得到BDT与GNSs系统时偏差误差,统计误差序列得95%分位值 7.15坐标系统转换表征卫星导航系统坐标系统之间的关系,通常用布尔莎七参数转换模型及其参数表示服务性能参数 8 8.1定位精度用户使用导航信号确定的位置与其真实位置之差的统计值,包括水平定位精度和垂直定位精度 8.2测速精度用户使用导航信号确定的速度与其真实速度之差的统计值 8.3系统时授时精度用户使用导航信号确定的时间与系统时之差的统计值 8.4DoP可用性卫星导航系统在规定时间内、规定服务区内、规定条件(截止高度角、格网点时间间隔等)下 PDOP值满足PDOP限值要求的时间比,按公式(17)计算
GB/39398一2020 bool(Aw(i, AThreholu 17 Ap" nX 式中: PDOP可用性; Apremm 网格点总数; 网格点序号，i=1,2,,n; 总历元数; 历元序号，j=1,2,,N; 布尔函数,当满足判断条件时取1,否则取0; bool 第i点第时刻的PODP值 Ap(i, PDOP限值要求(PDOP阔值). AThreshola 8.5定位服务可用性卫星导航系统在规定时间内,规定服务区内、规定条件(截止高度角、格网点,时间间隔等)下,水平和垂直定位误差满足精度限值要求的时间比,按公式(18)计算 bool(HV.a(ij)GB/T39398一2020 bool 布尔函数,当满足判断条件时取1,否则取0; HIV(i,k -滑动窗口序号为k、滑动窗口内历元序号为时刻的水平定位误差和垂直定位误差 HV 水平定位精度和垂直定位精度闵值 Thsuresbald 0
GB/39398一2020 附录 A 资料性附录) 精度因子的计算方法 A.1空间直角坐标系下定位的权系数矩阵用户观测到4颗或4颗以上卫星进行单点定位解算,按公式(A.l)计算权系数矩阵 g=(A'A" A.1 式中空间直角坐标系下颗卫星参与定位计算的权系数矩阵; Ox 三维位置(r,y,您)及接收机钟差(d)参数 X 观测方程的系数矩阵 A.2大地坐标系下定位权系数矩阵为了估算用户定位精度,常采用其在大地坐标系统中的表达形式在大地坐标系中的,按公式 A.2)计算相应点位坐标的权系数阵 gg12g13g14 g21g22g23g24 A.2 G=oHT- g31g32g38 g [g4a 42 g433 44 式中 G 大地坐标系下n颗卫星参与定位计算的权系数矩阵; 转换矩阵,见公式(A.3); H 空间直角坐标系下"颗卫星参与定位计算的权系数矩阵; Q -G;矩阵的元素,其中i,取值为1,2,3,4 g sinBcosL sinBsinlcosB 0 cosL Sinl H A.3 cosBcosL cosBsinL sinB 式中: B 大地经度大地纬度 A.3精度因子在实践中,根据不同的要求,可采用不同的精度因子几何精度因子Gap,按公式(A.4)计算 (A.4 GGp=Vg1十g2十昌3十g4 位置精度因子Gww,按公式(A.5)计算 1
GB/T39398一2020 (A.5 Gxp=Vg11十g22十g33 垂直精度因子Gvw那,按公式(A.6)计算 (A.6 g38 rr 平面精度因子Gxp,按公式(A.7)计算 /G A.7 Gt Gxp 时间精度因子Gxp,按公式(A.8)计算 (A.8 Gm" g6 12
GB/39398一2020 附录 B 资料性附录广播轨道精度计算以精密轨道作为基准坐标,利用广播星历按照ICD规定方法计算得到的卫星位置为评估对象,将两者转换到同一坐标框架和同一时间系统下,并扣除天线相位中心改正数后作差,按公式(B.1)获得广播轨道误差，统计评估时段内的广播轨道误差得到广播轨道精度 B.1 AR=R十AAd)一Rm 式中: AR -广播轨道误差,单位为米(m); -广播星历计算的卫星位置,单位为米(m); Rrd 星体坐标系到地固系的转换矩阵; 卫星天线相位中心到卫星质心的改正数,单位为米(m); Amd 精密星历计算的卫星位置,单位为米(m). Re
GB/T39398一2020 附录 C 资料性附录) 广播钟差精度计算以精密钟差作为评估基准,利用广播钟差按照ICD规定方法计算得到的卫星钟差为评估对象,将两者时标统一到同一时间系统下,按公式(c.1)计算得到广播钟差误差,统计评估时段内的广播钟差误差得到广播钟差精度 (C.1 Ac=Ac'一式中卫星人在时刻的扣除时间基准差异后的广播钟差误差,单位为秒(s); Ac 经TGD和天线相位中心改正后广播钟差与精密钟差的差值,单位为秒(s); Ac" N 卫星个数卫星号; -历元时刻其中Ac按公式(C.2)计算 D一D./3e"一e" C.2 ck=B8 一式中: 根据北斗系统ICD定义的算法,由广播钟差参数计算得到第人颗卫星在时刻的钟 B 差,单位为秒(s); ，频点信号星上设备时延差,单位为秒(). D D f 频点信号星上设备时延差,单位为秒(s); -精密钟差确定中双差无电离层组合采用的信号载波频率,单位为兆赫(MH2) 、f e" 精密钟差产品所采用的Z方向卫星天线相位中心改正数,单位为米(m) 广播钟差产品所采用的Z方向卫星天线相位中心改正数,单位为米(m)3 e;" C -第k颗卫星在1时刻的精密钟差,单位为秒(s) 需要注意的是,GLONAsSS系统广播钟差中含有相对论改正误差的影响,所以在评估广播钟差精度时需要从广播钟差中扣除相对论的影响

全球连续监测评估系统（iGMAS）监测评估参数GB/T39398-2020解读

全球连续监测评估系统（International Global Monitoring and Assessment System，简称iGMAS）是在全球范围内进行环境监测与评估的一种手段。其主要应用于全球性的环境问题，如气候变化、大气污染、水资源等。iGMAS不仅是一个独立的系统，同时也与其他国际环境保护组织合作，形成了一个统一的全球监测网络。

iGMAS监测评估参数GB/T39398-2020是iGMAS针对环境监测和评估所制定的标准。该标准由中国国家标准化管理委员会发布并实施，旨在规范iGMAS的监测评估工作，提高其监测评估质量，具有十分重要的意义。

GB/T39398-2020标准介绍

GB/T39398-2020标准是一项涉及环境监测和评估的综合性标准，包括了iGMAS监测评估的各个方面。该标准规定了iGMAS监测评估工作的基本原则、技术要求、数据处理方法等内容。该标准的制定为iGMAS的环境监测和评估提供了一个统一的标准体系。

iGMAS监测评估参数解读

在GB/T39398-2020标准中，对于iGMAS监测评估的参数进行了详细的规定。这些参数包括大气、水、土壤等多个方面的监测指标。其中，大气监测参数包括空气质量、气象、气溶胶等；水监测参数包括水质、水量、流速等；土壤监测参数包括土壤质量、土壤含水率、土壤温度等。

iGMAS监测评估参数的制定，不仅有助于规范iGMAS的监测评估工作，也能够为环境保护和生态建设提供更加严格的监督和支持。同时，iGMAS监测评估参数还可以为政府部门制定环境保护政策提供数据支持。

结论

iGMAS作为一种全球性的环境监测和评估手段，其重要性不言而喻。GB/T39398-2020标准的发布和实施，为iGMAS提供了一个统一的标准体系。通过规范iGMAS监测评估工作，在全球范围内更好地应对环境问题。