1、ICS 33.200M 53 备案号：SJ /T XXXX-XXXXGPS 接口控制文件GPS interface control document(报批稿)-发布 -实施中 华 人 民 共 和 国 电 子 行 业 标 准中 华 人 民 共 和 国 信 息 产 业 部 发 布SJSJ /T XXXX-XXXXI目 次前言 .II1 范围 .12 术语、定义和缩略语 .12.1 术语和定义 .12.2 缩略语 .43 要求 .53.1 接口定义 .53.2 接口认证 .63.3 接口要求 .114 注释 .284.1 用户距离精度 .284.2 SV 型号（BLOCK）定义 .294.3 应用区
2、间定义 .294.4 GPS 周数 .294.5 日历年 .294.6 GPS 天 .304.7 L5 民用信号 .304.8 注释 .30附录 A(规范性附录) GPS 导航数据 D(T)的数据结构 .32附录 B（规范性附录） GPS L2CNAV 导航数据 DC(T)的数据结构 .71参考文献 .85SJ /T XXXX-XXXXII前 言请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。本标准的附录 A 和附录 B 为规范性附录。本标准由中国电子技术标准化研究所归口。本标准起草单位：清华大学、北京安华北斗信息技术有限公司。 本标准主要起草人：过静珺、罗鸣
3、、李冬航、王留朋、吴宪、金慧华、丁志刚、朱贤泽、王淑伟。 SJ /T XXXX-XXXX1GPS 接口控制文件1 范围本标准规定了全球定位系统(GPS)的空间段(SS)与 GPS 导航用户段(US)之间的接口相关要求。本标准适用于 GPS 系统与应用研究。2 术语、定义和缩略语下列术语、定义和缩略语适用于本标准。2.1 术语和定义2.1.1GPS 空间段 GPS space segment指 GPS 的空间星座，它按设计由分布在 6 个轨道平面上的 24 颗导航卫星组成，卫星向地球方向广播含有测距码和数据电文的导航信号。GB/T 19391-2003，定义 2.82.1.2GPS 地面控制段
4、GPS ground control segment指 GPS 的地面监测和控制系统，它包括主控站、卫星监测站和上行信息注入站（又称地面天线）以及把它们联系起来的数据通信网络。GB/T 19391-2003，定义 2.92.1.3GPS 用户段 GPS user segment各种 GPS 用户终端，其主要功能是接收卫星信号，提供用户所需要的位置、速度和时间等信息。GB/T 19391-2003，定义 2.102.1.4Block ，A，R，R-M，F，卫星 Block ，A，R，R-M，F，satellites指 GPS 的各代卫星的名称。Block 是原型卫星；Block和A 是目前的基本
5、工作卫星；Block R 和R-M 是正在发射的替补卫星； Block F 是后继卫星，Block 是在规划中的 2010 年以后发射的卫星。GB/T 19391-2003，定义 2.112.1.5伪卫星 pseudolite设立在地面上的 GPS 信号发射站，它发播与真实的 GPS 卫星相似的信号，可在近距离内起到和 GPS 卫星类同的作用。GB/T 19391-2003，定义 2.122.1.6星历 ephemeris描述天体的空间位置的轨道参数。SJ /T XXXX-XXXX2GB/T 19391-2003，定义 2.162.1.7精密星历 precise ephemeris由若干个不属
6、于 GPS 系统的卫星跟踪站获得的测量值，经事后处理计算出的卫星轨道参数，供事后精密定位使用。GB/T 19391-2003，定义 2.172.1.8历书 almanacGPS 卫星电文中包含的所有在轨卫星的粗略轨道参数。GB/T 19391-2003，定义 2.192.1.9历元 epoch指一个时期和一个事件的起始时刻或者表示某个测量系统的参考日期。GB/T 19391-2003，定义 2.202.1.10伪随机噪声码 pseudo random noise（PRN）code一种具有与白噪声类似的自相关特性确定的码序列。GPS 信号中采用了伪随机噪声编码技术，以产生码分多址（CDMA） ，
7、直接序列扩频和伪距测量功能。GB/T 19391-2003，定义 2.212.1.11粗/捕获码 coarse/acquisition codeC/A 码 C/A code用于调制 GPS 卫星 L1 载频信号的民用伪随机码。GB/T 19391-2003，定义 2.212.1.12精码 precise codeP 码 P code曾经用于调制 GPS 卫星 L1 和 L2 载频信号的伪随机码。GB/T 19391-2003，定义 2.222.1.13P（Y）码 P（Y）codeY 码 Y codeGPS 卫星用于调制 L1 和 L2 载频信号的军用伪随机码，由 P 码与加密码 W 模 2 相
8、加而成。由于 Y 码仍然保持着 P 码的码速率，因此也称作 P（Y）码。GB/T 19391-2003，定义 2.232.1.14伪距 pseudorange由 GPS 接收机测出的卫星信号传播时间而计算出的卫星与接收天线相位中心间的距离。GB/T 19391-2003，定义 2.372.1.15反欺骗 anti-spoofing（A-S）GPS 卫星信号中用加密码 W 与 P 码相叠加，使之变为 Y 码的措施，用于精密定位服务SJ /T XXXX-XXXX3（PPS） 。只有具有解密能力的接收机才能利用精密定位服务。GB/T 19391-2003，定义 2.412.1.16GPS 天线相位中
9、心 GPS antenna phase center指 GPS 天线的电气中心。其理论设计应与天线的几何中心一致。GB/T 19391-2003，定义 2.692.1.17均方根误差 root mean square（RMS）表明 GPS 观测值数据质量的参数，其值越小，数据质量越好。GB/T 19391-2003，定义 2.752.1.18用户距离误差 user range error（URE）用户测量所得的伪距与至卫星真实距离的误差，用均方根值来规定。GB/T 19391-2003，定义 2.762.1.19GPS 导航电文 GPS navigation message是由 GPS 卫星播
10、发给用户的描述卫星运行状态与参数的电文，包括卫星健康状况、星历、历书，卫星时钟的修正值、电离层时延模型参数等内容，以 50bps 速率播发。GB/T 19391-2003，定义 2.782.1.20转换字 hand over word（HOW）GPS 导航电文中的转换字载有时间信息，用于在 P（Y）码接收机中辅助从 C/A 码跟踪状态转换到 P（Y）码跟踪状态。GB/T 19391-2003，定义 2.792.1.21Z-计数 Z-countGPS 卫星时钟时间，在 GPS 导航电文中位于每个子帧的第二个转换字（HOW）之前，用29 位二进制数表示，单位为 1.5s，一个 Z-计数为 6s。G
11、B/T 19391-2003，定义 2.802.1.22协调世界时 universal time coordinated（UTC）以世界时作为时间初始基准，以原子时作为时间单元（s）基础的标准时间。GB/T 19391-2003，定义 5.32.1.23GPS 时间 GPS time俗称 GPS 系统时间。根据地面监控站和卫星上的原子钟的时间加权而得到的，作为GPS 信号的时间基准。GB/T 19391-2003，定义 5.172.1.24GPS 周数 GPS week number是从 1980 年 1 月 6 日开始累计的星期数。GB/T 19391-2003，定义 5.21SJ /T X
12、XXX-XXXX42.2 缩略语AI 可用性指示(Availability Indicator)AODO 数据偏移龄期(Age of Data Offset)A-S 反欺骗(Anti-Spoofing) Autonav 自主导航(Autonomous Navigation) BPSK 二进制相移键控(Bi-Phase Shift Key) CPS 每秒周数(Cycles Per Second) CRC 循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check) CS 控制段(Control Segment) DN 天数(Day Number) EAROM 电可擦写的只读存储器(Electr
13、ically Alterable Read-Only Memory)ECEF 地心地固坐标系(Earth-Centered Earth-Fixed) ECI 地心惯性坐标系(Earth-Centered Inertial) EOE 地球边缘(Edge-of-Earth) EOL 卫星寿命终点(End of Life) ERD 距离偏差估计(Estimated Range Deviation) FEC 前向纠错(Forward Error Correction) GPS 全球定位系统(Global Positioning System) HOW 转换字(Hand-Over Word) ICC 接
14、口控制订约者(Interface Control Contractor) ICD 接口控制文件(Interface Control Document) ID 标识(Identification) IODC 时钟数据龄期(Issue of Data Clock) IODE 星历数据龄期(Issue of Data Ephemeris) ISC 信号间改正(Inter-Signal Correction) LSB 最低(有效)位(Least Significant Bit) LSF 未来的闰秒(Leap Seconds Future ) L2C L2 民用信号(L2 Civil-Signal )
15、L2CL L2 民用长码(L2 Civil- Long Code) L2CM L2 民用中码(L2 Civil-Moderate Code ) L2CNAV L2 民用导航(L2 C Navigation) MCS 主控站(Master Control Station) MSB 最高(有效)位(Most Significant Bit) NAV 导航(Navigation) NDUS 核探测用户段(Nudet Detection User Segment) NMCT 导航电文改正表( Navigation Message Correction Table)NSC 非标准 C/A 码(Non-S
16、tandard C/A Code) NSCL 非标准 L2CL 码(Non-Standard L2CL-Code ) NSCM 非标准 L2CM 码(Non-Standard L2CM-Code ) NSY 非标准 Y 码(Non-Standard Y-Code) OBCP （星、舰等）载计算程序(On-Board Computer Program) OCS 运行控制段(Operational Control Segment) PRN 伪随机噪声（码）(Pseudo-Random Noise) SJ /T XXXX-XXXX5RF 射频(Radio Frequency ) RMS 均方根误差(
17、Root Mean Square) SA 选择可用性(Selective Availability)SEP 球概率误差(Spherical Error Probable) SPS 每秒符号数(Symbols Per Second) SS 空间段(Space Segment) SV 空间飞行器（卫星）(Space Vehicle) SVN 空间飞行器（卫星）序号(Space Vehicle Number) TBD 待定(To Be Determined) TBS 待补充(To Be Supplied) TLM 遥测(Telemetry) TOW 周时(Time Of Week ) UE 用户设备
18、(User Equipment) URA 用户距离精度(User Range Accuracy) URE 用户距离误差(User Range Error ) US 用户段(User Segment) USNO 美国海军天文台(U.S. Naval Observatory) UTC 协调世界时(Coordinated Universal Time)WGS84 1984 世界大地坐标系(World Geodetic System 1984)WN 周数(Week Number)WNe 扩展周数(Extended Week Number)3 要求3.1 接口定义如图 1 所示，GPS 空间段(SS)和
19、 GPS 导航用户段(US)之间的接口由两个射频链路组成：L1 和 L2。利用这些链路，GPS 卫星可提供连续的覆盖全球的信号，为 GPS 用户提供导航所需的测距码和系统数据。具备适当装备的用户可以接收超过一定仰角的卫星信号。L1 L2图 1 卫星/导航用户接口GPS 空间段星载计算程序（OBCP）卫星（SV ）GPS 用户段（ US）SJ /T XXXX-XXXX63.2 接口认证L 频段链路的载波一般由一个或多个比特序列调制，每个序列通常为由伪随机噪声序列码和下行链路系统数据(即导航数据)模 2 和产生的复合信号。3.2.1 测距码三种伪随机噪声序列码及其特点为：精码(P 码)为主要导航测
20、距码；Y 码用于反欺骗模式启动时替代 P 码；粗码(C/A 码)主要是用来捕获 P 码或 Y 码(表示为 P(Y)码)。所有 GPS卫星都用同样的 L 频段传送信号，码分多址技术能够将不同卫星加以识别和区分。这些卫星可在需要时故意发射“不正确”的 C/A 码和 P(Y)码，以保证用户不会因为卫星参考频率系统发生故障而接收和使用异常导航信号。这两种“不正确”的码被称为非标准 C/A 码(NSC)和非标准 Y 码(NSY)。Block II-R、IIF 及其后代卫星还发送另外两个伪随机噪声序列测距码，即 L2 民用中码(L2CM)和 L2 民用长码(L2CL)。这些卫星会在需要时故意发送“不正确”
21、的 L2CM 码和L2CL 码，以保证用户不会因为卫星参考频率系统发生故障而接收和使用异常导航信号。这两种“不正确”的码被称为非标准 L2CM 码(NSCM)和非标准 L2CL 码(NSCL)。GPS 卫星应在接收到控制中心命令时，能独立启动和终止播发 NSCM 码和(或)NSCL 码。3.2.1.1 P 码 用于第 i 号卫星的伪随机噪声 P 码，记为 Pi(t)，是一个码周期长度为 7d，码率为10.23Mbps 的测距码。P 码序列由 X1 和 X2 两个子序列模 2 和产生，X1 和 X2 码长分别为15345000 和 15345037。将 X2 序列选择性延迟 1 至 37 码元，
22、即构成了 X2i序列，这样，通过基码产生技术即可生成 37 个互异的、长度均为一周的 P 码序列。其中，32 个 P 码序列已被分配用在卫星上，其余 5 个 P 码序列保留为其它用途(比如地面发送等)。这些 P 码序列按卫星编号(或其它用途)分配的码相位见表 1。3.2.1.2 Y 码伪随机噪声 Y 码通常在反欺骗模式下被激活时用以代替 P 码。3.2.1.3 C/A 码用于第 i 号卫星的伪随机噪声 C/A 码，记为 Gi(t)，是一个码周期长度为 1ms、码率为1.023Mbps 的 Gold 码（简称 G 码） 。G i(t)序列由 G1 和 G2i两个子序列模 2 和生成，G1 和G2i均为码长为 1023 的线性序列。G 码历元与 P 码的 X1 历元同步，如表 1 所示。将 G2 序列选择性延迟 5 至 950 码元即构成 G2i序列，由此生成 36 个互异的 C/A 码序列。这些 C/A码序列按 GPS PRN 号的排列见表 1。
