PDF《北斗卫星导航系统》

北斗卫星导航系统 空间信号接口控制文件 公开服务信号 B1I(3.

0 版) 中国卫星导航系统管理办公室

2019 年2月?中国卫星导航系统管理办公室

2019 BDS-SIS-ICD-B1I-3.0 2019-02 I 目录1声明.1

2 文件范畴

1 3 北斗系统概述

1 3.1 空间星座.1 3.2 坐标系统.2 3.3 时间系统.3

4 信号规范

3 4.1 信号结构.3 4.2 信号特性.4 4.2.1 载波频率.4 4.2.2 调制方式.4 4.2.3 极化方式.4 4.2.4 载波相位噪声

4 4.2.5 用户接收信号电平

4 4.2.6 信号复用方式

4 4.2.7 信号带宽.5 4.2.8 杂散.5 4.2.9 信号相关性

5 4.2.10 星上设备时延差

5 4.3 测距码特性.5 ?中国卫星导航系统管理办公室

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5 导航电文

8 5.1 导航电文概述.8 5.1.1 导航电文划分

8 5.1.2 导航电文信息类别及播发特点

9 5.1.3 导航电文数据码纠错编码方式

12 5.2 D1 导航电文.15 5.2.1 D1 导航电文上调制的二次编码

15 5.2.2 D1 导航电文帧结构

16 5.2.3 D1 导航电文详细结构编排

16 5.2.4 D1 导航电文内容和算法

22 5.3 D2 导航电文.42 5.3.1 D2 导航电文帧结构

42 5.3.2 D2 导航电文详细结构编排

43 5.3.3 D2 导航电文内容和算法

68 6 缩略语

79 ?中国卫星导航系统管理办公室

2019 BDS-SIS-ICD-B1I-3.0 2019-02

1 1 声明 中国卫星导航系统管理办公室负责北斗卫星导航系统空间信号 接口控制文件(以下简称 ICD)的编制、修订、发布和维护等工作, 并保留本文件的最终解释权.

2 文件范畴 北斗卫星导航系统简称北斗系统,英文缩写为 BDS.北斗系统 分为北斗一号、北斗二号和北斗三号三个建设发展阶段. 本文件是对 《北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件公开服务 信号(2.1 版) 》的升级,主要定义了北斗卫星导航系统空间星座和用 户终端之间公开服务信号 B1I 的相关内容.其中,B1I 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. 注: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.B2I 信号相关内容参见《北斗卫星 导航系统空间信号接口控制文件公开服务信号(2.1 版) 》 .

3 北斗系统概述 3.1空间星座 北斗二号标称空间星座由

5 颗GEO 卫星、5 颗IGSO 卫星和

4 颗MEO 卫星组成,并视情部署在轨备份卫星.GEO 卫星轨道高度 ?中国卫星导航系统管理办公室

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2 35786 千米,分别定点于东经 58.75 度、80 度、110.5 度、140 度和

160 度;

IGSO 卫星轨道高度

35786 千米,轨道倾角

55 度;

MEO 卫 星轨道高度

21528 千米,轨道倾角

55 度. 北斗三号标称空间星座由

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

35786 千米,分别定点于东经

80 度、110.5 度和

140 度;

IGSO 卫星 轨道高度

35786 千米,轨道倾角

55 度;

MEO 卫星轨道高度

21528 千米,轨道倾角

55 度. 北斗系统空间星座将从北斗二号逐步过渡到北斗三号, 在全球范 围内提供公开服务. 3.2坐标系统 北斗系统采用北斗坐标系(BeiDou Coordinate System,简称 BDCS) .北斗坐标系的定义符合国际地球自转服务组织(IERS)规范,与2000 中国大地坐标系(CGCS2000)定义一致(具有完全相同 的参考椭球参数) ,具体定义如下: (1)原点、轴向及尺度定义 原点位于地球质心;

Z 轴指向 IERS 定义的参考极(IRP)方向;

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;

长度单位是国际单位制(SI)米. ?中国卫星导航系统管理办公室

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3 (2)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Z轴重合.BDCS 参考椭球定义的基本常数见表 3-1. 表3-1 BDCS 参考椭球的基本常数 序号 参数定义1长半轴 m

2 地心引力常数(包含大气层) m3 /s2

3 扁率

4 地球自转角速度 rad/s 3.3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,不闰秒,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

50 纳秒以内(模1秒) .BDT 与UTC 之间的闰秒信息在导航电文中播报.

4 信号规范 4.1信号结构 B1I 信号由 测距码+导航电文 调制在载波上构成,其信号表达 式如下: 式中,上角标 j 表示卫星编号;

AB1I 表示 B1I 信号振幅;

CB1I 表示 B1I ?中国卫星导航系统管理办公室

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4 信号测距码;

DB1I 表示调制在 B1I 信号测距码上的数据码;

f1 表示 B1I 信号载波频率;

φB1I 表示 B1I 信号载波初相. 4.2信号特性 4.2.1 载波频率 同一颗卫星发射的导航信号的载波频率由共同的基准时钟源产 生.B1I 信号的标称载波频率为 1561.098MHz. 4.2.2 调制方式 B1I 信号采用二进制相移键控(BPSK)调制. 4.2.3 极化方式 卫星发射信号为右旋圆极化(RHCP) . 4.2.4 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 0.1 弧度(RMS) . 4.2.5 用户接收信号电平 当卫星仰角大于

5 度, 在地球表面附近的接收机右旋圆极化天线 为0dBi 增益(或线性极化天线为

3 dBi 增益)时,卫星发射的 B1I 信号到达接收机天线输出端的最小功率电平为-163 dBW. 4.2.6 信号复用方式 信号复用方式为码分多址(CDMA) . ?中国卫星导航系统管理办公室

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5 4.2.7 信号带宽 B1I 信号带宽为 4.092 MHz(以B1I 信号载波频率为中心) . 4.2.8 杂散 卫星发射的杂散信号不超过-50dBc. 4.2.9 信号相关性 (1)B1I、B2I 和B3I 信号的

3 路测距码相位差(包含发射通道 时延差)随机抖动小于

1 纳秒(1σ) . (2)B1I 信号载波与其载波上所调制的测距码间起始相位差随机 抖动小于 3?(1σ) (相对于载波) . 4.2.10 星上设备时延差 星上设备时延是指从卫星的时间基准到发射天线相位中心的时 延.B3I 信号的设备时延为基准设备时延,含在导航电文的钟差参数 a0 中,不确定度小于 0.5 纳秒(1σ) .B1I、B2I 信号的设备时延与基 准设备时延的差值分别由导航电文中的 TGD1 和TGD2 表示,其不确定 度小于

1 纳秒(1σ) . 4.3测距码特性 B1I 信号测距码(以下简称 CB1I 码)的码速率为 2.046 Mcps,码 长为 2046. CB1I 码由两个线性序列 G1 和G2 模二加产生平衡 Gold 码后截短 最后

1 码片生成.G1 和G2 序列分别由

11 级线性移位寄存器生成, ?中国卫星导航系统管理办公室

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6 其生成多项式分别为: G1(X)=1+X+X7 +X8 +X9 +X10 +X11 G2(X)=1+X+X2 +X3 +X4 +X5 +X8 +X9 +X11 G1 和G2 的初始相位为: G1 序列初始相位:01010101010;

G2 序列初始相位:01010101010. CB1I 码发生器如图 4-1 所示. 图4-1 CB1I 码发生器示意图 通过对产生 G2 序列的移位寄存器不同抽头的模二加可以实现 G2 序列相位的不同偏移,与G1 序列模二加后可生成不同卫星的测 距码.G2 序列相位分配如表 4-1 所示. ?中国卫星导航系统管理办公室

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7 表4-1 CB1I 码的 G2 序列相位分配 编号 卫星类型 测距码编号 * G2 序列相位分配

1 GEO 卫星

1 1?3

2 GEO 卫星

2 1?4

3 GEO 卫星

3 1?5

4 GEO 卫星

4 1?6

5 GEO 卫星

5 1?8

6 MEO/IGSO 卫星

6 1?9

7 MEO/IGSO 卫星

7 1?10

8 MEO/IGSO 卫星

8 1?11

9 MEO/IGSO 卫星

9 2?7

10 MEO/IGSO 卫星

10 3?4

11 MEO/IGSO 卫星

11 3?5

12 MEO/IGSO 卫星

12 3?6

13 MEO/IGSO 卫星

13 3?8

14 MEO/IGSO 卫星

14 3?9

15 MEO/IGSO 卫星

15 3?10

16 MEO/IGSO 卫星

16 3?11

17 MEO/IGSO 卫星

17 4?5

18 MEO/IGSO 卫星

18 4?6

19 MEO/IGSO 卫星

19 4?8

20 MEO/IGSO 卫星

20 4?9

21 MEO/IGSO 卫星

21 4?10

22 MEO/IGSO 卫星

22 4?11

23 MEO/IGSO 卫星

23 5?6

24 MEO/IGSO 卫星

24 5?8

25 MEO/IGSO 卫星

25 5?9

26 MEO/IGSO 卫星

26 5?10

27 MEO/IGSO 卫星

27 5?11

28 MEO/IGSO 卫星

28 6?8

29 MEO/IGSO 卫星

29 6?9

30 MEO/IGSO 卫星

30 6?10

31 MEO/IGSO 卫星

31 6?11

32 MEO/IGSO 卫星

32 8?9

33 MEO/IGSO 卫星

33 8?10

34 MEO/IGSO 卫星

34 8?11

35 MEO/IGSO 卫星

35 9?10

36 MEO/IGSO 卫星

36 9?11

37 MEO/IGSO 卫星

37 10?11

38 MEO/IGSO 卫星

38 1?2?7

39 MEO/IGSO 卫星

39 1?3?4

40 MEO/IGSO 卫星

40 1?3?6

41 MEO/IGSO 卫星

41 1?3?8

42 MEO/IGSO 卫星

42 1?3?10 ?中国卫星导航系统管理办公室

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8 43 MEO/IGSO 卫星

43 1?3?11

44 MEO/IGSO 卫星

44 1?4?5

45 MEO/IGSO 卫星

45 1?4?9

46 MEO/IGSO 卫星

46 1?5?6

47 MEO/IGSO 卫星

47 1?5?8

48 MEO/IGSO 卫星

48 1?5?10

49 MEO/IGSO 卫星

49 1?5?11

50 MEO/IGSO 卫星

50 1?6?9

51 MEO/IGSO 卫星

51 1?8?9

52 MEO/IGSO 卫星

52 1?9?10

53 MEO/IGSO 卫星

53 1?9?11

54 MEO/IGSO 卫星

54 2?3?7

55 MEO/IGSO 卫星

55 2?5?7

56 MEO/IGSO 卫星

56 2?7?9

57 MEO/IGSO 卫星

57 3?4?5

58 MEO/IGSO 卫星

58 3?4?9

59 GEO 卫星

59 3?5?6

60 GEO 卫星

60 3?5?8

61 GEO 卫星

61 3?5?10

62 GEO 卫星

62 3?5?11

63 GEO 卫星

63 3?6?9 *卫星将优先使用 1~37 号测距码,以实现对已有接收机的后向兼........