GB/T 17424-2009 差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)技術(shù)要求 （完整版）
1 范圍
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(DGNSS)的基本構(gòu)成、播發(fā)臺(tái)選址、技術(shù)要求、電文內(nèi)容與信號(hào)格式、電文播發(fā)進(jìn)程和沿海無線電信標(biāo)DGPS的發(fā)射特性。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于水上DGPS／DGLONASS播發(fā)臺(tái)和接收臺(tái)的設(shè)計(jì)、研制和使用，對其他DGPS／DG——LONASS播發(fā)業(yè)務(wù)也適用。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
GB／T 19391 全球定位系統(tǒng)(GPS)術(shù)語及定義
IEC 61162-1／2航海無線電通信設(shè)備和系統(tǒng)數(shù)字接口
RTCM 10402.3 差分GNSS服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)(2.3版)(RTCM Recommended Standards for DifferentialGNSS Service，Version 2.3)[(國際)海事無線電技術(shù)委員會(huì)]
3 術(shù)語、定義和縮略語
3.2 縮略語
表3中的縮略語適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
表3 縮略語表
4 DGNSS基本構(gòu)成
4.1 DGNSS由差分?jǐn)?shù)據(jù)播發(fā)臺(tái)、DGNSS接收臺(tái)和導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成。
4.2 差分?jǐn)?shù)據(jù)播發(fā)臺(tái)應(yīng)至少設(shè)置一座基準(zhǔn)臺(tái)和一座無線電發(fā)射臺(tái)，宜再設(shè)一座監(jiān)測臺(tái)?？稍O(shè)二個(gè)以上的基準(zhǔn)臺(tái)和發(fā)射臺(tái)，并有控制中心構(gòu)成交叉覆蓋的DGNSS網(wǎng)。
4.3 DGNSS接收臺(tái)由一臺(tái)GPS／GLONASS接收機(jī)，一臺(tái)差分?jǐn)?shù)據(jù)接收機(jī)及各自的天線組成，也可配置微型計(jì)算機(jī)、打印機(jī)及其他顯示終端設(shè)備。
5 播發(fā)臺(tái)選址
5.1 擬選臺(tái)址背景噪聲應(yīng)較低，應(yīng)具有良好的電磁環(huán)境，應(yīng)避免強(qiáng)烈的工業(yè)干擾源。DGNSS播發(fā)臺(tái)臺(tái)址初步確定后，應(yīng)進(jìn)行電測。
5.2 擬選臺(tái)址應(yīng)設(shè)在DGNSS服務(wù)范圍的中心，宜設(shè)在重要服務(wù)區(qū)域的附近。
5.3 擬選臺(tái)臺(tái)址所要求的覆蓋區(qū)域應(yīng)有良好的視距傳輸條件，通信目標(biāo)方向應(yīng)盡量避開高層建筑、高山等障礙物，宜選在適合建臺(tái)的沿岸制高點(diǎn)。
5.4 擬選臺(tái)址應(yīng)滿足建筑物對地址的要求，應(yīng)充分利用原有的站址、房屋、鐵塔、電源、生活設(shè)施。有人值守臺(tái)宜選在供水、供電、交通和生活較方便的地方。
5.5 基準(zhǔn)臺(tái)GNSS接收機(jī)應(yīng)避免多徑干擾。
6 技術(shù)要求
6.2 基準(zhǔn)臺(tái)GNSS接收機(jī)
基準(zhǔn)臺(tái)GNSS接收機(jī)根據(jù)播發(fā)系統(tǒng)的不同分為GPS接收機(jī)、GLONASS接收機(jī)和GPS＋GLO－NASS雙系統(tǒng)接收機(jī)，技術(shù)參數(shù)見表5。
表5 基準(zhǔn)臺(tái)GNSS接收機(jī)技術(shù)參數(shù)
7 電文內(nèi)容與信號(hào)格式
7.1 電文格式基本要求
電文格式應(yīng)符合RTCM 10402.3的規(guī)定。
7.2 通用電文格式
通用電文格式如圖1所示，該圖詳細(xì)給出了每一幀或每一類電文的前兩個(gè)字，每個(gè)字30bit。每幀長度為N＋2個(gè)字，其中N個(gè)字包含電文數(shù)據(jù)?？晒┌l(fā)送的最小電文類型見表7。GPS的電文類型、內(nèi)容和格式的具體說明見圖2～圖7，GLONASS的說明見圖8～圖12。長度為30bit的字之間的連接，使用奇偶校驗(yàn)算法；10個(gè)字的子幀之間采用海明碼(類型32，類型26)。如果沒有其他可用的電文類型，可以使用類型6或類型34(N＝0或N＝1)。
表7 電文類型
7.3 電文類型1和類型9格式
電文類型1為差分GPS修正電文，其內(nèi)容和結(jié)構(gòu)如圖2所示。該電文是最主要的電文類型，用電文類型1的參數(shù)對由接收機(jī)測得的衛(wèi)星偽距差分修正計(jì)算如下：
式中：
PRm(t)——t時(shí)刻測得的偽距，單位為米(m)；
PR0——t0時(shí)刻的偽距修正值，為16bit的數(shù)；
dPR0／dt――距離變化率修正值，為8bit的數(shù)；
t0——字頭電文里字2中的13bit的改進(jìn)的Z計(jì)數(shù)。
電文類型9和電文類型1用途相同，即電文中包含了主要的差分校正值。與電文類型1不同的是，電文類型9不需要完整的衛(wèi)星組。電文類型9的內(nèi)容和格式與類型1完全相同，只是衛(wèi)星數(shù)NB和30bit字的字?jǐn)?shù)N更小。
7.4 電文類型3格式
電文類型3包括基準(zhǔn)臺(tái)信息，又稱基準(zhǔn)臺(tái)參數(shù)電文，它由四個(gè)數(shù)據(jù)字組成(N＝4)，是六個(gè)30bit字的總幀長，它包括基準(zhǔn)站天線的GPS坐標(biāo)(地心固定)，精確到厘米級(jí)，以WGS-84坐標(biāo)系為基礎(chǔ)。電文類型3的格式見圖3。
7.5 電文類型4格式
電文類型4的格式如圖4和表8所示。
圖中三個(gè)字母編碼符號(hào)作為指定數(shù)據(jù)用于所選擇DGNSS播發(fā)，在國際航道測量組織文件S-60的地理測量數(shù)據(jù)用這三個(gè)字母編碼。S-60文件不包含所有的在用地理數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)字母編碼不知道，就插入三個(gè)空字符。用戶自定義的數(shù)據(jù)插入999。參數(shù)DX、DY和DZ確定了ECEF基準(zhǔn)臺(tái)坐標(biāo)偏移量。
當(dāng)DAT＝0時(shí)，意味著如果DX、DY和DZ加到本地ECEF表示的基準(zhǔn)臺(tái)位置中，那么就能從GNSS坐標(biāo)中獲得基準(zhǔn)臺(tái)的位置。
當(dāng)DAT＝1時(shí)，如果DX、DY和DZ添加到WGS-84(GPS)／PE-90(GLONASS)表示的基準(zhǔn)臺(tái)位置中，則基準(zhǔn)臺(tái)的位置就能從本地坐標(biāo)數(shù)據(jù)(Earth-90的參數(shù))中獲得。
注意：由于兩個(gè)數(shù)據(jù)間的差別并不能由偏移量準(zhǔn)確表示(例如會(huì)涉及到坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)差)，用戶定位精度在整個(gè)基準(zhǔn)臺(tái)的覆蓋范圍內(nèi)會(huì)降低。
表8 電文類型4內(nèi)容
7.6 電文類型5格式
電文類型5是GPS衛(wèi)星星座狀態(tài)電文，格式如圖5所示。圖中各部分的內(nèi)容詳見表9。
每個(gè)衛(wèi)星的一個(gè)完整字：
表9 電文類型5和類型33的內(nèi)容
7.7 電文類型6格式
電文類型6不含參數(shù)，為空幀(GPS)。需要的話，可以填充發(fā)送。目的是當(dāng)基準(zhǔn)臺(tái)沒有其他電文發(fā)送時(shí)，或者為了使電文起始與某些未指定的碼元(epoch)同步時(shí)，發(fā)射電文類型6。
電文類型6包含的頭兩個(gè)字通常N為0或1，取決于填充的發(fā)送電文需要偶數(shù)個(gè)或是奇數(shù)個(gè)。如果N＝1，那么其余的24位由交替的1和0來填滿。通常應(yīng)當(dāng)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。
7.8 電文類型7格式
電文類型7為無線電信標(biāo)歷書電文，可為發(fā)送差分GPS數(shù)據(jù)的海上無線電信標(biāo)網(wǎng)提供位置、頻率、作用距離和狀態(tài)信息，同時(shí)也提供發(fā)送站的標(biāo)識(shí)。電文的格式如圖6所示。
7.9 電文類型16格式
電文類型16為專用電文，格式如圖7所示。這種電文能由打印機(jī)打印或在顯示器上顯示。每個(gè)這類電文可長達(dá)90個(gè)字符。與其他電文一樣，首先發(fā)送最高位。
該電文使用八位ASCⅡ碼，最高位通常為零。如果用于特殊目的，可用類型16電文傳送。在該電文中，填充位為0，以避免發(fā)生像在其他電文中出現(xiàn)的1和。交替填充所導(dǎo)致的偶然錯(cuò)誤譯碼。
MSB—— 最高有效位；
LSB—— 最低有效位；
注1：本圖說明字“quick”如何作為類型16電文。
注2：類型16電文用英文廣播，此外，業(yè)務(wù)提供者也可用其他語言廣播。
圖7 電文類型16的格式
7.10 電文類型31和34的格式
電文類型31和34為差分GLONASS修正數(shù)據(jù)電文，格式如圖8所示。當(dāng)用類9和類34的電文分別代替類1和類31發(fā)送時(shí)，對每個(gè)衛(wèi)星所計(jì)算的修正量個(gè)數(shù)一樣。
電文類型34的電文數(shù)字N為0或1時(shí)，應(yīng)該采用與DGPS電文類型6相同的填充方式。
7.11 電文類型32格式
電文類型32為差分GLONASS基準(zhǔn)臺(tái)參數(shù)。格式如圖9所示。
7.12 電文類型33的格式
電文類型33為GLONASS星座狀態(tài)，電文格式如圖10所示，圖中各部分的內(nèi)容見表9。
7.13 電文類型35的格式
電文類型35為差分GLONASS信標(biāo)的信標(biāo)星歷，電文格式如圖11所示。
7.14 電文類型36格式
電文類型36為專用電文，該電文提供了GLONASS差分基準(zhǔn)臺(tái)發(fā)送的字符。為了擴(kuò)展基于英文字符的ASCII標(biāo)準(zhǔn)，表10給出了在發(fā)送西里爾字符以提供俄語電文時(shí)所應(yīng)采用的標(biāo)準(zhǔn)。編碼是十進(jìn)制的，相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)ASCⅡ碼的0至127。圖12說明俄語字“MTOPM”是如何表現(xiàn)的。該電文也可用英文播發(fā)(格式見圖7)。電文類型36的格式如圖12所示。
表10 8位俄羅斯字母編碼
7.15 電文類型27的格式
電文類型27為無線信標(biāo)歷書電文，每個(gè)臺(tái)的無線信標(biāo)歷書電文有六個(gè)字組成。電文結(jié)構(gòu)如圖13所示，電文中各數(shù)據(jù)的內(nèi)容見表11。
表11 電文類型27的數(shù)據(jù)特性
8 電文播發(fā)進(jìn)程
8 電文播發(fā)進(jìn)程
表12含有發(fā)送DGPS校正的電文進(jìn)程，表13含有由同一無線電信標(biāo)臺(tái)發(fā)送DGPS和DGLO-NASS校正的電文進(jìn)程。
表12 DGPS業(yè)務(wù)
表13 DGPS／DGLONASS組合
9 沿海無線電信標(biāo)DGPS(RBN-DGPS)發(fā)射特性
9.1 工作頻率
DGPS使用沿海無線電信標(biāo)283.5kHz～325.0kHz的頻率發(fā)射。無線電信標(biāo)用主載波(F1，在整數(shù)頻點(diǎn)上)播發(fā)指向標(biāo)信號(hào)，用副載波(F1500＋Hz)播發(fā)差分信息和輔助信息。
9.2 調(diào)制方式
RBN-DGPS差分信號(hào)的調(diào)制方式為MSK。
9.3 發(fā)射類別
發(fā)射類別為調(diào)相單信道數(shù)據(jù)傳輸。
9.4 數(shù)據(jù)傳送速率
50 bps、100 bps和200 bps，以傳送電文類型而定。以類型9進(jìn)行傳送時(shí)，數(shù)據(jù)傳送速率應(yīng)為200 bps。
9.6 信號(hào)場強(qiáng)
系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，在規(guī)定的覆蓋區(qū)域內(nèi)，DGPS信號(hào)的最小場強(qiáng)為75μV／m。
9.7 坐標(biāo)系
RBN-DGPS的基準(zhǔn)臺(tái)采用WGS-84坐標(biāo)系或BJS-54坐標(biāo)系。
9.8 臺(tái)站識(shí)別碼
DGPS應(yīng)提供基準(zhǔn)臺(tái)識(shí)別碼和發(fā)射臺(tái)識(shí)別碼：
——基準(zhǔn)臺(tái)識(shí)別碼，每個(gè)基準(zhǔn)臺(tái)僅有一個(gè)識(shí)別碼，編入所有發(fā)射電文的電文字頭；
——發(fā)射臺(tái)識(shí)別碼，每個(gè)發(fā)射臺(tái)僅有一個(gè)識(shí)別碼，編人類型7電文。
9.10 時(shí)間
RBN-DGPS采用北京時(shí)間。
