《2013年 北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件公开服务信号(2.0版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013年 北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件公开服务信号(2.0版)（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 北斗卫星导航系统 空间信号接口控制文件 公开服务信号（2.0 版） 中国卫星导航系统管理办公室 二一三年十二月 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 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 . 2 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 5 4.2.5 用户接收信号电平 5 4.2.6 信号复用方式 5 4
2、.2.7 卫星信号工作带宽及带外抑制 . 5 4.2.8 杂散 6 4.2.9 信号相关性 6 4.2.10 星上设备时延差 6 4.3 测距码特性 . 6 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 II 5 导航电文 . 9 5.1 导航电文概述 . 9 5.1.1 导航电文划分 9 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 17 5.
3、2.4 D1 导航电文内容和算法 21 5.3 D2 导航电文 . 39 5.3.1 D2 导航电文帧结构 39 5.3.2 D2 导航电文详细结构编排 40 5.3.3 D2 导航电文内容和算法 63 6 缩略语 . 72 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 1 1 声明声明 北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件（以下简称 ICD）由中国卫 星导航系统管理办公室发布，中国卫星导航系统管理办公室对本文件保留 最终解释权。 2 文件范畴文件范畴 本 ICD 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 和 B2I 的相关内容
4、。其中，B2I 信号将随着全球系统建设逐步被性 能更优的信号取代。 3 北斗北斗系统概述系统概述 3.1 空间星座空间星座 北斗卫星导航系统简称北斗系统，英文缩写为 BDS，其空间星座由 5 颗地球静止轨道（GEO）卫星、27 颗中圆地球轨道（MEO）卫星和 3 颗倾 斜地球同步轨道（IGSO）卫星组成。GEO 卫星轨道高度 35786 千米，分别 定点于东经 58.75 度、80 度、110.5 度、140 度和 160 度；MEO 卫星轨道高 度 21528 千米，轨道倾角 55 度；IGSO 卫星轨道高度 35786 千米，轨道倾 角 55 度。 截止到 2012 年底，在轨工作卫星有
5、5 颗地球静止轨道（GEO）卫星、 4 颗中圆地球轨道（MEO）卫星和 5 颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星。 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 2 3.2 坐标系统坐标系统 北斗系统采用 2000 中国大地坐标系（CGCS2000） 。CGCS2000 大地坐 标系的定义如下： 原点位于地球质心； Z 轴指向国际地球自转服务组织（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。 CGCS2000 原点也用作 CGCS
6、2000 椭球的几何中心，Z 轴用作该旋转 椭球的旋转轴。CGCS2000 参考椭球定义的基本常数为： 长半轴： a = 6378137.0 m 地球（包含大气层）引力常数： = 3.9860044181014 m3/s2 扁率： f = 1/298.257222101 地球自转角速度： e = 7.292115010-5 rad/s 3.3 时间系统时间系统 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，采用周和周内秒计数。BDT 通过 UTC（
7、NTSC） 与国际 UTC 建立联系， BDT 与 UTC 的偏差保持在 100 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。 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 3 4 信号规范信号规范 4.1 信号结构信号结构 B1、B2 信号由 I、Q 两个支路的“测距码+导航电文”正交调制在载波 上构成。 B1、B2 信号表达式分别如下： )tfsin(2(t)D(t)CA)tf2cos(t)D(t)CAtS j QB11 j QB1 j QB1QB1 j B1I1 j B1I j B1IB1I j 1B （）（
8、)tfsin(2(t)D(t)CA)tf2cos(t)D(t)CAtS j QB22 j QB2 j QB2QB2 j B2I2 j B2I j B2IB2I j 2B （）（ 式中： 上角标 j：表示卫星编号； AB1I：表示 B1I 信号振幅； AB2I：表示 B2I 信号振幅； AB1Q：表示 B1Q 信号振幅； AB2Q：表示 B2Q 信号振幅； CB1I：表示 B1I 信号测距码； CB2I：表示 B2I 信号测距码； CB1Q：表示 B1Q 信号测距码； CB2Q：表示 B2Q 信号测距码； DB1I：表示调制在 B1I 测距码上的数据码； DB2I：表示调制在 B2I 测距码上的
9、数据码； DB1Q：表示调制在 B1Q 测距码上的数据码； DB2Q：表示调制在 B2Q 测距码上的数据码； f1：表示 B1 信号载波频率； 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 4 f2：表示 B2 信号载波频率； B1I：表示 B1I 信号载波初相； B2I：表示 B2I 信号载波初相； B1Q：表示 B1Q 信号载波初相； B2Q：表示 B2Q 信号载波初相。 4.2 信号特性信号特性 4.2.1 载波频率载波频率 B1I 信号和 B2I 信号的载波频率在卫星上由共同的基准时钟源产生。 其中，B1I 信号的标称载波频率为 1561.098
10、MHz，B2I 信号的标称载波频率 为 1207.140MHz。 4.2.2 调制方式调制方式 卫星发射信号采用正交相移键控（QPSK）调制。 4.2.3 极化方式极化方式 卫星发射信号为右旋圆极化（RHCP） 。天线轴比如表 4-1 所示。 表 4-1 卫星天线轴比 卫星类型 天线轴比 GEO 天线轴比小于 2.9 dB，范围：10。 MEO 天线轴比小于 2.9 dB，范围：15。 IGSO 天线轴比小于 2.9 dB，范围：10。 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 5 4.2.4 载波相位噪声载波相位噪声 未调制载波的相位噪声功率谱密度
11、指标（单边带）如下： -60 dBc/Hz f0 10 Hz -75 dBc/Hz f0 100 Hz -80 dBc/Hz f0 1 kHz -85 dBc/Hz f0 10 kHz -95 dBc/Hz f0 100 kHz 其中，f0指 B1I 信号或 B2I 信号的载波频率。 4.2.5 用户接收信号电平用户接收信号电平 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 0 dB 增益时，卫星发射的导航信号到达接收机天线输出端的 I 支路最小保证 电平为-163 dBW。 4.2.6 信号复用方式信号复用方式 信号复用方式为码分多址（CDMA） 。 4.2.7 卫星信号工
12、作带宽及带外抑制卫星信号工作带宽及带外抑制 （1）工作带宽（1 dB） ：4.092 MHz（以 B1I 信号载波频率为中心） ； 20.46 MHz（以 B2I 信号载波频率为中心） 。 工作带宽（3 dB） ：16 MHz（以 B1I 信号载波频率为中心） ； 36 MHz（以 B2I 信号载波频率为中心） 。 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 6 （2）带外抑制：15 dB，f0 30 MHz。f0指 B1I 信号或 B2I 信号的载 波频率。 4.2.8 杂散杂散 卫星信号工作带宽（1dB）内，带内杂波与未调制载波相比至少抑制 50
13、dB。 4.2.9 信号相关性信号相关性 （1）B1、B2 信号 I、Q 支路的 4 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（1） 。 （2）B1I、B2I 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（1） （相对于载波） 。 （3）I、Q 支路载波相位调制正交性小于 5（1） 。 4.2.10 星上设备时延差星上设备时延差 星上设备时延指从卫星的时间基准到发射天线相位中心的时延。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 （1） 。 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 T
14、GD2表示，其不确定度小于 1 纳秒（1） 。 4.3 测距码特性测距码特性 B1I 和 B2I 信号测距码（以下简称 CB1I码和 CB2I码）的码速率为 2.046 Mcps，码长为 2046。 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2.0 2013-12 7 CB1I码和 CB2I码均由两个线性序列 G1 和 G2 模二和产生平衡 Gold 码 后截短 1 码片生成。G1 和 G2 序列分别由两个 11 级线性移位寄存器生成， 其生成多项式为： G1(X)=1+X+X7+X8+X9+X10+X11 G2(X)=1+X+X2+X3+X4+X5 +X8+X9+X11
15、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码和 CB2I码发生器如图 4-1 所示。 复位控制时钟 1234567891011 1234567891011 测距码 G1序列 置初始相位 移位控制时钟 相位选择器 G2 序列 图 4-1 CB1I码和 CB2I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和可以实现 G2 序列 相位的不同偏移，与 G1 序列模二和后可生成不同卫星的测距码。G2 序列 相位分配如表 4-2 所示。 2013 中国卫星导航系统管理办公室 BDS-SIS-ICD-2
16、.0 2013-12 8 表 4-2 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 13 2 GEO 卫星 2 14 3 GEO 卫星 3 15 4 GEO 卫星 4 16 5 GEO 卫星 5 18 6 MEO/IGSO 卫星 6 19 7 MEO/IGSO 卫星 7 110 8 MEO/IGSO 卫星 8 111 9 MEO/IGSO 卫星 9 27 10 MEO/IGSO 卫星 10 34 11 MEO/IGSO 卫星 11 35 12 MEO/IGSO 卫星 12 36 13 MEO/IGSO 卫星 13 38 14 MEO/IGSO 卫星 14 39 15 MEO/IGSO 卫星 15 310 16 MEO/IGSO 卫星 16 311 17 MEO/IGSO 卫星 17 45 18 MEO/IGSO 卫
