(高清版)GB∕T 39414.4-2020 北斗卫星导航系统空间信号接口规范 第4部分：公开服务信号B3I

ICS49.020V04北斗卫星导航系统空间信号接口规范第4部分：公开服务信号B3I国家标准化管理委员会GB/T39414.4—2020 I Ⅱ 3术语和定义、缩略语 3.2缩略语 4北斗系统概述 24.1空间星座 24.2坐标系统 24.3时间系统 35信号规范 35.1信号结构 35.2信号特性 3 4 6.1导航电文概述 76.2D1导航电文 6.3D2导航电文 7符合性验证方法 7.2信号特性验证方法 7.3测距码特性验证方法 7.4导航电文结构验证方法 7.5导航电文参数算法验证方法 IGB/T39414.4—2020GB/T39414《北斗卫星导航系统空间信号接口规范》分为4个部分：——第1部分：公开服务信号B1C; 第3部分：公开服务信号B1I;—---第4部分：公开服务信号B3I。本部分为GB/T39414的第4部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分由中央军委装备发展部提出。本部分由全国北斗卫星导航标准化技术委员会(SAC/TC544)归口。技集团公司第五研究院、中国科学院微小卫星创新研究院、中国航天电子技术研究院。GB/T39414.4—2020北斗卫星导航系统分为北斗一号、北斗二号和北斗三号三个建设发展阶段。北斗卫星导航系统现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；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；B1C、B2a信号在北斗三号中圆地球轨道(MEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星上播发，提供公开服务。GB/T39414的本部分主要定义了北斗系统空间星座和用户终端之间公开服务信号B3I的相关内1GB/T39414.4—2020北斗卫星导航系统空间信号接口规范第4部分：公开服务信号B31GB/T39414的本部分规定了北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)空间星座和用户终端之间公开服务信号B3I的信号特性及导航电文结构。本部分适用于使用B3I信号的卫星导航产品的研制、生产和检验。2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(包括所有修改单)适用于本文件。GB/T39267北斗卫星导航术语GB/T39267界定的术语和定义适用于本文件。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。AODC:时钟数据龄期(AgeofData,Clock)AODE:星历数据龄期(AgeofData,Ephemeris)BDCS:北斗坐标系(BeiDouCoordinateSystem)BDS:北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelliteSystem)BPSK:二进制相移键控(BinaryPhaseShiftKeying)CDMA:码分多址(CodeDivisionMultipleAccess)CGCS2000:2000中国大地坐标系(ChinaGeodeticCoordinateSystem2000)GEO:地球静止轨道(GeostationaryEarthOrbit)GIVE:格网点电离层垂直延迟改正数误差(GridpointIonosphericVerticaldelayError)GIVEI:格网点电离层垂直延迟改正数误差指数(GridpointIonosphericVerticaldelayErrorIndex)GLONASS:格洛纳斯卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem)GPS:全球定位系统(GlobalPositioningSystem)IGP:电离层格网点(IonosphericGridPoint)IGSO:倾斜地球同步轨道(InclinedGeoSynchronousOrbit)IPP:电离层穿刺点(IonosphericPiercePoint)IRM:IERS参考子午面(IERSReferenceMeridian)2GB/T39414.4—2020IRP:IERS参考极(IERSReferencePole)LSB:最低有效位(LeastSignificantBit)MEO:中圆地球轨道(MediumEarthOrbit)MSB:最高有效位(MostSignificantBit)NTSC:国家授时中心(NationalTimeServiceCenter)RHCP:右旋圆极化(Right-HandCircularPolarization)RURA:区域用户距离精度(RegionalUserRangeAccuracy)RURAI:区域用户距离精度指数(RegionalUserRangeAccuracyIndex)SOW:周内秒计数(SecondsofWeek)UDRE:用户差分距离误差(UserDifferentialRangeError)UDREI:用户差分距离误差指数(UserDifferentialRangeErrorIndex)URA:用户距离精度(UserRangeAccuracy)URAI:用户距离精度指数(UserRangeAccuracyIndex)WN:整周计数(WeekNumber)北斗全球系统标称空间星座由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35786km,高度35786km,轨道倾角55°;MEO卫星轨道高度21528km,轨道倾角55°。北斗系统采用北斗坐标系(BDCS)。北斗坐标系的定义符合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：——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；b)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1。序号参数定义1长半轴a=6378137.0m2地心引力常数(包含大气层)3扁率f=1/298.2572221014地球自转角速度4.3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50ns以内(模1s)。BDT与UTC之间的闰秒信息在导航电文中播报。5信号规范5.1信号结构B3I信号由“测距码十导航电文”调制在SBsi(t)=ApgiCbsi(t)DBi(t)cos(2πf₃t+φk₃i)……(1)式中：5.2信号特性同一颗卫星发射的导航信号的载波频率在卫星上由共同的基准时钟源产生。B3I信号的载波频率B3I信号采用二进制相移键控(BPSK)调制。卫星发射信号为右旋圆极化(RHCP)。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0.1rad(RMS)。当卫星仰角大于5°,在地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0dBi增益时，卫星发射的B3I信号到达接收机天线输出端的最小功率电平为—163dBW。信号复用方式为码分多址(CDMA)。34GB/T39414.4—2020B3I信号带宽为20.46MHz(以B3I信号载波频率为中心)。卫星发射的杂散信号不超过一50dBc。BlI、B2I和B3I信号的测距码相位差随机抖动小于1ns(1σ)。B3I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)。星上设备时延是指卫星信号从星载频率源到卫星发射天线相位中心的传输时延。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a。中，不确定度小于0.5ns(1σ)。5.3测距码特性B3I信号测距码(以下简称CB₃1码)的码速率为10.23Mcps,码长为10230。Cgi码由两个线性序列G1和G2截短、模二加生成Gold码后再截短产生。G1和G2序列均由13级线性移位寄存器生成，周期为8191码片，其生成多项式见公式(2)和公式(3):G1(X)=X¹³+X⁴+X³+X+1 G2(X)=X¹³+X¹²+X¹0+X⁹+X⁷+X⁶+X⁵+X+1 (3)CB31码发生器如图1所示。CA序列移位控制时钟CA序列脊存器和位为复位控制时钟测距码ll1ll11l1l1100(从左至右顺序)复位控制时钟测距码置初始相位(企“1”)置初始相位(不同卫星对应初始相位不同)CB序列CB序列图1CB1码发生器示意图将G1产生的码序列截短1码片，使其变成周期为8190码片的CA序列；G2产生周期为8191码片的CB序列。CA序列与CB序列模二加，产生周期为10230码片的Cp₃1码。G1序列在每个测距码周期(1ms)起始时刻或G1序列寄存器相位为“1111111111100”时置初始相5GB/T39414.4—2020G2序列的初始相位由“1111111111111”经过不同的移位次数形成，不同初始相位对应不同卫星。CBi码的G2序列相位分配见表2。表2CB₃1码的G2序列相位分配编号卫星类型测距码编号1142233445566778899001000001101100101100111100110010010101011100010011000100110001010000011101100000101101111000100001011010010110001010000101100111100110011000100011101001000010010010100100010111101011011111111111101101100011116GB/T39414.4—2020表2(续)编号卫星类型测距码编号00101011001110101111011001011011011110000111001000100101011000101000010100100101001100011110000000011000001101010011001110011110000010111001010011100010000000110010000100010001001110#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容。b初相值表示从全“1”状态至当前初始相位所需移位次数。初始相位序列按从左至右顺序。7GB/T39414.4—20206导航电文6.1导航电文概述根据速率和结构不同，导航电文分为D1导航电文和D2导航电文。D1导航电文速率为50bps,并调制有速率为1kbps的二次编码，内容包含基本导航信息；D2导航电文速率为500bps,内容包含基本导航信息和广域差分信息(北斗系统的差分及完好性信息和格网点电离层信息)。MEO/IGSO卫星播发的B3I信号采用D1导航电文，GEO卫星播发的B3I信号采用D2导航电文。6.1.2导航电文信息类别及播发特点导航电文中基本导航信息和广域差分信息的类别及播发特点见表3。表3D1、D2导航电文信息类别及播发特点电文信息类别比特数播发特点帧同步码(Pre)每子帧重复一次基本导航信息，所有卫星都播发子帧计数(FraID)3周内秒计数(SOW)本卫星基本导航信息整周计数(WN)D1:在子帧1、2、3中播发，30s重复周期。D2:在子帧1页面1～10的前5个字中播发，30s重复周期。更新周期：1h用户距离精度指数(URAI)4卫星自主健康标识(SatH1)1星上设备时延(TGp,TGpe)时钟数据龄期(AODC)5钟差参数(toc,ao,a1,a₂)星历数据龄期(AODE)5星历参数(to,√A,e,w,△n,M₀,Ω,Ω,io,IDOT,Cu,C,Cre,C,Cc,Cis)电离层模型参数页面编号(Pnum)7D1:在第4和第5子帧中播发。D2:在第5子帧中播发。历书信息历书信息扩展标识(AmEpID)2D1:在子帧4页面1～24、子帧5页面1～6中播发。D2:在子帧5页面37～60、95～100中播发8GB/T39414.4—2020表3(续)电文信息类别比特数播发特点历书信息历书参数D1:在子帧4页面1～24、子帧5页面1～6中播发1～30号卫星；在子帧5页面11～23中分时播发31～63号卫星，需结合AmEpID和AmID识别。D2:在子帧5页面37～60、95～100中播发1～30号卫星；在子帧5页面103～115中分时播发31～63号卫星，需结合AmEpID和AmID识别。更新周期：小于7d基本导航信息，所有卫星都播发历书周计数(WN₀)8D1:在子帧5页面8中播发。D2:在子帧5页面36中播发。更新周期：小于7d卫星健康信息D1:在子帧5页面7～8中播发1～30号卫星健康信息；在子帧5页面24中分时播发31～63号卫星健康信息，需结合AmEpID和AmID识别。D2:在子帧5页面35～36中播发1～30号卫星健康信息；在子帧5页面116中分时播发31～63号卫星健康信息，需结合AmEpID和AmID识别。更新周期：小于7d与其他系统时间同步信息与UTC时间同步参数(AouTc,A₁urc,△tis,△trsF,WNLsr,DN)D1:在子帧5页面9～10中播发。D2:在子帧5页面101～102中播发。更新周期：小于7d与GPS时间同步参数与Galileo时间同步参数基本导航信息页面编号(Pnuml)4D2:在子帧1全部10个页面中播发完好性、差分信息、格网点电离层信息只由播发完好性及差分信息页面编号(Pnum2)4D2:在子帧2全部6个页面中播发完好性及差分信息健康标识(SatH2)2D2:在子帧2全部6个页面中播发。更新周期：3s北斗系统完好性及差分信息扩展标识2D2:在子帧4全部6个页面中播发北斗系统完好性及差分信息卫星标识D2:在子帧2全部6个页面播发1～30号卫星；在子帧4全部6个页面播发31～63号卫星。更新周期：3s区域用户距离精度指数D2:在子帧2、子帧3和子帧4全部6个页面播发。更新周期：18s9GB/T39414.4—2020电文信息类别比特数播发特点北斗系统差分及差分完好性信息等效钟差改正数D2:在子帧2、子帧3和子帧4全部6个页面播发。更新周期：18s完好性、差分信息、格网点电离层信息只由播发用户差分距离误差指数D2:在子帧2、子帧4全部6个页面播发。更新周期：3s格网点电离层信息格网点电离层垂直延迟(dt)D2:在子帧5页面1～13,61～73中播发。更新周期：6min格网点电离层垂直延迟改正数误差指数(GIVEI)6.1.3导航电文数据码纠错编码方式导航电文采取BCH(15,11,1)码加交织方式进行纠错。BCH码长为15比特，信息位为11比特，纠错能力为1比特，其生成多项式为g(X)=X⁴+X+1。导航电文数据码按每11比特顺序分组，对需要交织的数据码先进行串/并变换，然后进行BCH方式见图2。输入每11比特BCH码，按1比特顺序进行并/串变换，组成30比特码长的交织码，其生成BCH(15,11,1)编码输出输出BCH(15,1I,1)编码图2导航电文纠错编码示意图BCH(15,11,1)编码框图如图3所示。其中，4级移位寄存器的初始状态为全0,门1开，门2关，输入11比特信息组X,然后开始移位，信息组一路经或门输出，另一路进入g(X)除法电路，经11次移位后11比特信息组全部送入电路，此时移位寄存器内保留的即为校验位，最后门1关，门2开，再经过4次移位，将移位寄存器的校验位全部输出，与原先的11比特信息组成一个长为15比特BCH码。门1开，门2关，送入下一个信息组重复上述过程。开，门2关，送入下一个信息组重复上述过程。D0D1D2D3输入信息组X门2输出OR图3BCH(15,11,1)编码框图GB/T39414.4—2020接收机接收到数据码信息后按每1比特顺序进行串/并变换，进行BCH(15,11,1)纠错译码，对交织部分按11比特顺序进行并/串变换，组成22比特信息码，其生成方式见图4。每1比特BCH(15,11,1)译码BCH(15,11,1)译码每11比特并/串变换输山图4导航电文纠错译码示意图BCH(15,11,1)译码框图见图5,其中，初始时移位寄存器清零，BCH码组逐位输入到除法电路和15级纠错缓存器中，当BCH码的15位全部输入后，纠错信号ROM表利用除法电路的4级移位寄存查表，得到15位纠错信号与15级纠错缓存器里的值模二加，最后输出纠错后的信息码组。纠错信号的ROM表见表4。纠错译码输出图5BCH(15,11,1)译码框图表4纠错信号的ROM表D3D2D1D015位纠错信号000000000000000000000000000001000000000000010000000000010000000000000000100000000100000000000000000100000000010000000000GB/T39414.4—2020表4(续)D3D2D1D015位纠错信号000000000001000000001000000000000000010000000000000001000000010000000000000000100000000000001000000000000每两组BCH(15,11,1)码按比特交错方式组成30比特码长的交织码，30比特码长的交织码编码XX…PP其中：X为信息位，i表示第i组BCH码，其值为1或2;j表示第i组BCH码中的第j个信息位，其值为1～11;P"为校验位，i表示第i组BCH码，其值为1或2;m表示第i组BCH码中的第m个校D1导航电文上调制的二次编码是指在速率为50bps的D1导航电文上调制一个Neumann-Hoff-man码(以下简称NH码)。该NH码周期为1个导航信息位的宽度，NH码1比特宽度则与扩频码周期相同。如图6所示，D1导航电文中一个信息位宽度为20ms,扩频码周期为1ms,因此采用20比特码(00000100110101001110),码速率为1kbps,码宽为1ms,以模二加形式与扩频码和导航信息码同步调制。NHNH码导航信息扩频码导航信总20ms1个NII码周期(对应1比特导航信息码)NH码Ims1个扩频码周期(对应1比特NH码)扩频码00GB/T39414.4—2020D1导航电文由超帧、主帧和子帧组成。每个超帧为36000比特，历时12min,每个超帧由24个主帧组成(24个页面);每个主帧为1500比特，历时30s,每个主帧由5个子帧组成；每个子帧为300比特，历时6s,每个子帧由10个字组成；每个字为30比特，历时0.6s。每个字由导航电文数据及校验码两部分组成。每个子帧第1个字的前15比特信息不进行纠错编码，后11比特信息采用BCH(15,11,1)方式进行纠错，信息位共有26比特；其他9个字均采用BCH(15,11,1)加交织方式进行纠错编码，信息位共有22比特(见6.1.3)。D1导航电文帧结构如图7所示。超帧36000比特12超帧36000比特12min主帧1主帧2主帧主帧24主帧1500比特30s子帧1子帧2子帧3子帧4子帧5子帧300比特6s字1字2字10字130比特0.6s字2～1030比特0.6s导航电文信息26比特检验码4比特导航电文信息22比特检验图7D1导航电文帧结构数据龄期、星上设备时延)、全部卫星历书信息及与其他系统时间同步信息(UTC、其他卫星导航系统)。D1导航电文主帧结构及信息内容如图8所示。子帧1～子帧3播发基本导航信息；子帧4和子帧5分为24个页面，播发全部卫星历书信息及与其他系统时间同步信息。子帧3全部卫星所书信息图8D1导航电文主帧结构与信息内容D1导航电文各子帧格式的编排见图9～图18。其中，子帧5页面11～24扩展播发历书信息。字帧号页面号字帧号页面号发射数据流顺序高位先发MSB子帧1(300bits)信息L.SB格式211字1PreFralDS⁰)uIS0wSatHA0DCNoITcz26bits1l28bits8:2A0DE高8位低12位低B位低6位商6位商4位低4位·低17位高5位中低17位子帧号页面号图9子帧号页面号发射数据流顺序MSB了帧2(300bits)信息格式高位先发LSB字11FralDS0w8bitsPSOWP△6bitsFMPMPPC8bitsCP4bits(PPP高8位低12位高10位低6位高16位低2位高20位低12位高10位低22位高4位低14位高8位低10位高12位低20位高2位图10D1导航电文子帧2信息格式编排子帧号页面号帧3(300bits)信字1wPuPPPhPP(PPPP高8位低12位中10位低5位高17位低15位低13位高9位低9位高13位低1位高21位低1]位图11D1导航电文子帧3信息格式编排子帧号页面号发射数据流顺序MSB子帧高位先发its)信息格式LSB字17PreRev4bitsTra[DSOWPSOWReyPnunVA2bitsPV4PPP00PP20PQMoPAmEpIDP高8位低12位高2位低22位高22位低2位高3位低13位高1位低16位高6位低18位高4位低20位图12D1导航电文子帧4页面1～24和子帧5页面1～6信息格式编排子帧号页面号子帧号页面号了帧5(300bits)信字1PPP4P4PP4P+PPP低12位高2位低7位高6位低3位低1位高3位图13D1导航电文子帧5页面7信息格式编排了帧号页面号了帧号页面号字1pPpP|P(3个字校验位)了帧号真血号图14D1了帧号真血号子帧5(300bits)字11P(3个字检验位)高8位低12位高2位低14位低6位图15D1导航电文子帧5页面9信息格式编排子帧号页H号宁1子帧5(300bits)信息格式1A3TTC.p(5个字检验位)向8位低12位高2位低6位高22位低10位高12位图16D1导航电文子帧5页面10信息格式编排注：当发射数据流顺序子帧5(300bits)信息高位先发字1biL5bitsPPJJea31TTea33PJJea33PPFPPP高8位12位高2位低7位高6位低3位高4位低5位图18D1导航电文子帧5页面24信息格式编排注：当AmEpID为“11”时，子帧5页面24用于扩展播发卫星健康信息；否则，子帧5页面24为预留页面，即从第51位开始的信息位为保留位。GB/T39414.4—2020每一子帧的第1～11比特为帧同步码(Pre),由11比特修改巴克码组成，其值为“11100010010”,第6.2.4.2子帧计数(FraID)每一子帧的第16～18比特为子帧计数(FraID),共3比特，具体定义见表5。编码子帧序列号12345保留保留每一子帧的第19～26比特和第31～42比特为周内秒计数(SOW),共20比特，每周日北斗时0点0分0秒从零开始计数。周内秒计数所对应的秒时刻是指本子帧同步头的第一个脉冲上升沿所对应的时刻。整周计数(WN)共13比特，为北斗时的整周计数，其值范围为0～8191,以北斗时2006年1月1日0点0分0秒为起点，从零开始计数。用户距离精度(URA)用来描述卫星空间信号精度，单位是米(m),以用户距离精度指数(URAI)表征，URAI为4比特，范围从0～15,与URA之间的关系见表6。表6URAI值与URA范围对应关系编码URA范围(m,lσ)00.00<URA≤2.4012.40<URA≤3.4023.40<URA≤4.8534.85<URA≤6.8546.85<URA≤9.6559.65<URA≤13.65613.65<URA≤24.00724.00<URA≤48.00848.00<URA≤96.00996.00<URA≤192.00GB/T39414.4—2020编码URA范围(m,1σ)192.00<URA≤384.00384.00<URA≤768.00768.00<URA≤1536.001536.00<URA≤3072.003072.00<URA≤6144.00URA>6144.00用户收到任意一个URAI(用N表示),可根据公式计算出相应的URA值(用X表示),其计算式如下：当N=15时，表示卫星轨道机动或者没有精度预报。6.2.4.6卫星自主健康标识(SatH1)6.2.4.7电离层延迟改正模型参数(αn,βn)电离层延迟改正预报模型包括8个参数，均为2进制补码，共64比特。具体参数见表7。表7电离层延迟改正模型参数参数比特数比例因子(LSB)单位ss为2进制补码，最高有效位(MSB)是符号位(十或一)。用户利用8参数和Klobuchar模型可计算B1I信号的电离层垂直延迟改正I'₂(t),单位为秒(s),具体见公式(4):GB/T39414.4—2020t——接收机至卫星连线与电离层交点(穿刺点M)处的地方时(取值范围为0～86400),单位为秒(s)。其计算见公式(5):t=(te十λm×43200/π)[模86400]……(5)式中：tE——用户测量时刻的BDT,取周内秒计数部分；λM——电离层穿刺点的地理经度，单位为弧度(rad)。A₂——白天电离层延迟余弦曲线的幅度，用αn系数求得，见公式(6):………(6)φm=arcsin(singu·cosψ+cosφu·sinψ·cosA)……(8)式中：…………φu———用户地理纬度，单位为弧度(rad);λa——用户地理经度，单位为弧度(rad);A——卫星方位角，单位为弧度(rad);ψ——用户和穿刺点的地心张角，单位为弧度(rad),其计算见公式(10):式中：…………R——地球半径，取值6378km;E——卫星高度角，单位为弧度(rad);h——电离层单层高度，取值375km。,可将I'(t)转化为B1I信号传播路径上的电离层延迟Ipi(t),单位为秒(s)。对于B3I信号，其传播路径上的电离层延迟Ip3(t)需在Ipi(t)的基础上乘以一个与频率有关的因子k1.3(f),其值见公式(11):…………(11)式中：f₁———BlI信号的标称载波频率；f₃———B3I信号的标称载波频率，单位为兆赫兹(MHz)。GB/T39414.4—2020对于B1I和B3I双频用户，采用B1I/B3I双频消电离层组合伪距公式来修正电离层延迟效应，具体计算方法见公式(12):……式中：PR——经过电离层修正后的伪距；信号的观测伪距(经卫星钟差修正但未经TGp₁修正);PRB₁——--B3I信号的观测伪距；TGDi———B1I信号的星上设备时延；C——光速，值为2.99792458×10⁸m/s。6.2.4.8时钟数据龄期(AODC)时钟数据龄期(AODC)共5比特，是钟差参数的外推时间间隔，即本时段钟差参数参考时刻与计算钟差参数所作测量的最后观测时刻之差，在BDT整点更新，具体定义见表8。表8时钟数据龄期值定义定义单位为1h,其值为卫星钟差参数数据龄期的小时数表示卫星钟差参数数据龄期为2d表示卫星钟差参数数据龄期为3d表示卫星钟差参数数据龄期为4d表示卫星钟差参数数据龄期为5d表示卫星钟差参数数据龄期为6d表示卫星钟差参数数据龄期为7d表示卫星钟差参数数据龄期大于7d6.2.4.9钟差参数(toc,ao,a₁,a₂)钟差参数包括toc,ao,a₁和a₂,共占用74比特。to是本时段钟差参数参考时间，单位为秒(s),有效范围是0～604792。其他3个参数为2进制补码。正常情况下，钟差参数的更新周期为1h,且在BDT整点更新，toc值取整点时刻。toc值在周内单调递增，当任意一钟差参数变化时，to也将变化。因异常原因发生新的导航电文注入时，钟差参数可能在非整点时刻更新，此时to值会发生变化而不再取整点时刻。当ta值已经不是整点时刻(即最近有过一次非整点更新)时，如果钟差参数再次发生非整点更新，那么to值也会再次发生变化，确保t。值与更新之前的播发值不同。无论是正常更新还是非整点更新，钟差参数的更新始终从某一超帧的起始时刻开始。钟差参数的定义见表9。GB/T39414.4—2020表9钟差参数定义参数比特数比例因子(LSB)有效范围单位ss为2进制补码，最高有效位(MSB)是符号位(十或一)。用户可通过公式(13)计算出信号发射时刻的北斗时：式中：t——信号发射时刻的北斗时，单位为秒(s);tgv--—信号发射时刻的卫星测距码相位时间，单位为秒(s);△tgv——卫星测距码相位时间偏移，单位为秒(s),由公式(14)给出：△tgv=a。+a₁(t—toe)+a₂(t—to)²+△tr 式中，t可忽略精度，用tgv替代。△t.是相对论校正项，单位为秒(s),其值见公式(15):△t,=F·e·√A·sinE (15)式中：e——卫星轨道偏心率，由本卫星星历参数得到；√A——卫星轨道长半轴的开方，由本卫星星历参数得到；EA-—卫星轨道偏近点角，由本卫星星历参数计算得到；F=-2μ¹/2/C²。μ=3.986004418×10¹⁴m³/s²——地心引力常数；C=2.99792458×10⁸m/s—-—光速。6.2.4.10星上设备时延(Tgp1,Tcp2)星上设备时延(TGpi,TgD₂)各10比特，为2进制补码，最高位为符号位，“0”表示为正、“1”表示为负，比例因子0.1,单位为纳秒(ns)。对使用BlI信号的单频用户，需使用公式(16)进行修正： (16)对使用B2I信号的单频用户，需使用公式(17)进行修正： (17)式中：△tgv—--卫星测距码相位时间偏移，具体计算方法见6.2.4.9。对于使用B3I信号的单频用户，由于B3I信号的设备时延已含在导航电文的钟差参数a。中，无需再修正星上设备时延。6.2.4.11星历数据龄期(AODE)星历数据龄期(AODE)共5比特，是星历参数的外推时间间隔，即本时段星历参数参考时刻与计算星历参数所作测量的最后观测时刻之差，在BDT整点更新，具体定义见表10。GB/T39414.4—2020表10数据龄期值定义定义单位为1h,其值为星历数据龄期的小时数表示星历数据龄期为2d表示星历数据龄期为3d表示星历数据龄期为4d表示星历数据龄期为5d表示星历数据龄期为6d表示星历数据龄期为7d表示星历数据龄期大于7d星历参数描述了在一定拟合间隔下得出的卫星轨道。它包括15个轨道参数、1个星历参考时间。正常情况下，星历参数的更新周期为1h,且在BDT整点更新，to值取整点时刻。toe值在周内单调因异常原因发生新的导航电文注入时，星历参数可能在非整点时刻更新，此时toe值会发生变化而不再取整点时刻。当to值已经不是整点时刻(即最近有过一次非整点更新)时，如果星历参数再次发生无论是正常更新还是非整点更新，星历参数的更新始终从某一超帧的起始时刻开始。星历参数定义及说明见表11。表11星历参数定义及说明参数定义比特数比例因子(LSB)有效范围单位星历参考时间S长半轴的平方根m¹/2e偏心率w近地点幅角π卫星平均运动速率与计算值之差M参考时间的平近点角π2按参考时间计算的升交点经度πΩ升交点赤经变化率士9.54×10-参考时间的轨道倾角π轨道倾角变化率纬度幅角的余弦调和改正项的振幅士6.10×10-5纬度幅角的正弦调和改正项的振幅士6.10×10-5轨道半径的余弦调和改正项的振幅士2048m轨道半径的正弦调和改正项的振幅mGB/T39414.4—2020表11(续)参数定义比特数比例因子(LSB)有效范围单位轨道倾角的余弦调和改正项的振幅士6.10×10-5轨道倾角的正弦调和改正项的振幅士6.10×10-为2进制补码，最高有效位(MSB)是符号位(十或一)。用户机根据接收到的星历参数可以计算卫星在BDCS坐标系中的坐标。算法见表12。表12星历参数用户算法计算公式描述μ=3.986004418×10¹4m³/s²BDCS坐标系下的地心引力常数Ωe=7.2921150×10-⁵rad/sBDCS坐标系下的地球自转角速度圆周率计算长半轴计算卫星平均角速度t=t—toe"计算观测历元到参考历元的时间差n=no十△n改正平均角速度M,=M。+nt,计算平近点角M,=E,—esinE迭代计算偏近点角计算真近点角9k=vk+w计算纬度幅角纬度幅角改正项径向改正项轨道倾角改正项uk=φ+ồu计算改正后的纬度幅角r,=A(1-ecosE,)+δrg计算改正后的径向计算改正后的轨道倾角计算卫星在轨道平面内的坐标Ω=Qo+(Ω-Ω)t,-Ωt计算历元升交点经度(地固系)计算MEO/IGSO卫星在BDCS坐标系中的坐标GB/T39414.4—2020计算公式描述其中：计算历元升交点经度(惯性系)计算GEO卫星在自定义坐标系中的坐标计算GEO卫星在BDCS坐标系中的坐标"t是信号发射时刻的北斗时。ta是t和tc之间的总时间差，应考虑周变换的开始或结束，即：如果ts大于302400,将t减去604800;如果to小于一302400,则将te加上604800。6.2.4.13页面编号(Pnum)子帧4和子帧5的第44～50比特为页面编号(Pnum),用于标识子帧的页面编号，共7比特。子帧4和子帧5的信息都分24个页面分时播发，其中子帧4的第1～24页面编排卫星号为1～24的历书信息，子帧5的第1～6页面编排卫星号为25～30的历书信息，页面编号与卫星编号一一对应。此外，子帧5的第11～23页面可通过分时播发方式，播发卫星号为31～43、44～56、57～63的历书信息。历书信息扩展标识(AmEpID)为2比特，用于标识子帧5的页面11～24是否扩展播发31～63号卫星历书和卫星健康信息。当AmEpID为“11”时，表示子帧5的页面11～23可扩展播发31～63号卫星历书，子帧5的页面24可扩展播发31～63号卫星健康信息；当AmEpID不为“11”时，表示子帧5的页面11～24为预留页面，不进行扩展播发。历书参数更新周期小于7d。历书参数定义、说明、用户算法见表13～表16。表13历书参数定义参数定义历书参考时间长半轴的平方根GB/T39414.4—2020表13(续)参数定义e偏心率0近地点幅角M₀参考时间的平近点角Ω按参考时间计算的升交点经度Ω升交点赤经变化率δ参考时间的轨道参考倾角的改正量卫星钟差卫星钟速AmID分时播发识别标识参数AmID为2比特，用于识别子帧5的页面11～24分时播发的卫星历书和卫星健康信息，其值针对分时播发的卫星历书，用户应先使用AmEpID判断卫星历书是否扩展播发，再结合AmID识别相应的卫星历书。具体分时播发方式见表14,参数说明见表15,参数用户算法见表16。表14历书参数分时播发方式AmEpIDAmlD保留保留表15历书参数说明参数比特数比例因子有效范围单位8602112sm¹/2e0.0625ππΩπΩπs#为2进制补码，最高有效位(MSB)是符号位(十或一)。GB/T39414.4—2020表16历书参数用户算法计算公式BDCS坐标系下的地心引力常数BDCS坐标系下的地球自转角速度计算长半轴计算卫星平均角速度计算观测历元到参考历元的时间差M,=M₀+not计算平近点角M,=E,-esinE迭代计算偏近点角计算真近点角φk=v,十w计算纬度幅角rb=A(1-ecosE)计算径向计算卫星在轨道平面内的坐标改正升交点经度参考时间的轨道倾角计算GEO/MEO/IGSO卫星在BDCS坐标系中的坐标t是信号发射时刻的北斗时。t₆是t和to。之间的总时间差，应考虑周变换的开始或结束，即：如果t大于302400,将ts减去604800;如果t.小于一302400,则将t,加上604800。对于MEO/IGSO卫星，i。=0.30π;对于GEO卫星，io=0.00。历书时间计算见公式(18):△tsv——卫星测距码相位时间偏移，单位为秒(s),由公式(19)给出：GB/T39414.4—2020历书周计数(WNa)为北斗时整周计数(WN)模256,为8比特，取值范围为0～255。6.2.4.17卫星健康信息(Hea,i=卫星健康信息为9比特，第9位为卫星钟健康信息，第8位为B1I信号健康状况，第7位为B2I信号健康状况，第6位为B3I信号健康状况，第2位为信息健康状况，其定义见表17。表17卫星健康信息定义信息位信息编码健康状况标识0卫星钟可用10BlI信号正常1B1I信号不正常0B2I信号正常1B2I信号不正常0B3I信号正常1B3I信号不正常b第5～3位0保留1保留0导航信息可用1导航信息不可用(龄期超限)0保留1保留后8位均为“0”表示卫星钟不可用，后8位均为“1”表示卫星故障或永久关闭，后8位为其他值时，保留。信号不正常指信号功率比额定值低10dB及以上。Hea;(i=1～30)分别对应卫星编号为1～30的卫星健康信息。通过分时播发，Hea;(i=31～43)分别对应卫星编号为31～43、44～56、57～63的卫星健康信息。用户应先使用AmEpID判断卫星健康信息是否扩展播发，当AmEpID为“11”时，再结合AmID识别分时播发的卫星健康信息。具体分时播发方式见表18。表18Hea;(i=31～43)分时播发方式AmEpIDAmIDHeaHea,对应的卫星编号i=31～4331～4344～56i=31～3757～63i=38～43保留i=31～43保留GB/T39414.4—2020此参数反映了北斗时(BDT)与协调世界时(UTC)之间的关系。各参数的说明见表19。表19与UTC时间同步参数说明参数比特数比例因子有效范围单位AouTCsA₁uTc△tis1—SWNLsF81周816d1s“为2进制补码，最高有效位(MSB)是符号位(十或一)。WN之差的绝对值不超过127。DN:新的闰秒生效的周内日计数。考虑到闰秒生效时间和用户当前系统时间之间的关系，如果是当前，BDT与UTC之间存在下面a)当指示闰秒生效的周计数WNise和周内天计数DN还没到来时，而且用户当前时刻te处在DN+2/3之前，则UTC与BDT之间的变换关系见公式(20),单位为秒(s): W=(te一△turc—43200)[模86400]+43200 GB/T39414.4—2020△tuTc=△tisr十AouTc+A1uTc×tE…………(25)6.2.4.19与GPS时间同步参数(AoBDT与GPS系统时间之间的同步参数说明见表20,电文中相应的内容暂未播发。表20与GPS时间同步参数说明参数比特数比例因子单位AoGPsA₁GPs为2进制补码，最高有效位(MSB)是符号位(十或一)。AoGps:BDT相对于GPS系统时间的钟差。A₁Gps:BDT相对于GPS系统时间的钟速。BDT与GPS系统时间之间的换算见公式(26):tGps=tE一△tGps…………(26)其中，△tGps=AoGps+A₁Gps×tg,te指用户计算的BDT,取周内秒计数部分。6.2.4.20与Galileo时间同步参数(AoGal,Aiga)BDT与Galileo系统时间之间的同步参数说明见表21,电文中相应的内容暂未播发。表21与Galileo时间同步参数说明参数比特数比例因子单位AoGansA₁Galns/s为2进制补码，最高有效位(MSB)是符号位(十或一)。AoGal:BDT相对于Galileo系统时间的钟差。A₁Gal:BDT相对于Galileo系统时间的钟速。BDT与Galileo系统时间之间的换算见公式(27):tGal=tE一△tGal…………(27)其中，△tGal=AoGal+A₁Gal×te,te指用户计算的BDT,取周内秒计数部分。时间同步参数(AogLo,A₁gLo)BDT与GLONASS系统时间之间的同步参数说明见表22。电文相应的内容暂未播发。表22与GLONASS时间同步参数说明参数比特数比例因子单位AoGLoA₁GLO为2进制补码，最高有效位(MSB)是符号位(十或一)。AoGLo:BDT相对于GLONASS系统时间的钟差。GB/T39414.4—2020A₁GLo:BDT相对于GLONASS系统时间的钟速。BDT与GLONASS系统时间之间的换算见公式(28):tGLo=tp一△tGLo…………(28)其中，△tgLo=AoGLo+A₁GLo×tE,tE指用户计算的BDT,取周内秒计数部分。6.3D2导航电文D2导航电文由超帧、主帧和子帧组成。每个超帧为180000比特，历时6min,每个超帧由120个主帧组成，每个主帧为1500比特，历时3s,每个主帧由5个子帧组成，每个子帧为300比特，历时0.6s,每个子帧由10个字组成，每个字为30比特，历时0.06s。每个字由导航电文数据及校验码两部分组成。每个子帧第1个字的前15比特信息不进行纠错编码，后11比特信息采用BCH(15,11,1)方式进行纠错，信息位共有26比特；其他9个字均采用BCH(15,11,1)加交织方式进行纠错编码，信息位共有22比特。详细帧结构如图19所示。超帧180000比特6超帧180000比特6irii上帧1主帧2土帧主帧120主帧1500比特3g子帧1子帧2子帧3子帧4子帧5子帧300比特0.6g字1字2字10字130比特(.06s字2～1030比特0.06s导航电文信息26比特校验码4比特导航电文信息22比特校验码8比特图19D2导航电文帧结构6.3.2D2导航电文详细结构编排D2导航电文包括：本卫星基本导航信息，全部卫星历书信息，与其他系统时间同步信息，北斗系统完好性及差分信息，格网点电离层信息。主帧结构及信息内容如图20所示。子帧1播发基本导航信息，由10个页面分时发送，子帧2～4信息由6个页面分时发送，子帧5中信息由120个页面分时发送。GB/T39414.4—2020子帧1了帧2子帧3子帧1子帧I子帧5全部卫星所书信息格网点电离层信息全部卫星所书信息格网点电离层信息本卫早基木导航信息与其他系统叶间同步信息图20D2导航电文信息内容D2导航电文各子帧格式编排如图21～图67所示。其中，子帧4页面1～6扩展播发北斗系统完好性及差分信息，子帧5页面103～116扩展播发卫星历书信息；子帧1的页面1～10的低150比特信息、子帧5的页面14～34、页面74～94、页面117～120为预留信息。发射数据流顺序MSJ了帧1(300hits)高位先发学1150bits作息格式IbilsPnui71SatlIlA0DCP2PPP低12位低12位了帧号页而号2图21D2导航电文子帧1高150比特页面1信息格式编排了帧号页而号2发射先发字1RFra[DPPhum1pDp1;Plaβp高8位低12位高6位低2位低4位图22D2导航电文子帧1高150比特页面2信息格式编排广帧号广帧号页面号3子帧1(300bils)1字1P钙PPPF高8位低12位了帧号页血号4图23D2导航电文子帧1高150比特页面3信息格式编排了帧号页血号4发射数据流顺序高位先发高150bits信1字1了帧l(300bity)息格式Pre4bitsFrall)S0W8biLsPS()wPnunl4bits6bitsPdl2A0DE5bitsp(高8位低12位中6位低12位高10位低1位高14位图24D2导航电文子帧1高150比特页面4信息格式编排高位先发M15B高位先发M15B字1MP(27PA5FralD80高8位页而号5(l4!Rev4bitsPPP图25D2导航电文子帧1高150比特页面5信息格式编排l页而号6MISB4bityFral()8biryS0wPnunlPbits僻息格式PP22bitsP√P高8位低12位中6位低16位高6位中22位4位高10位图26D2导航电文子帧1高150比特页面6信息格式编排发射数据流顺序发射数据流顺序M8J字12731P低12位中6位P2biLs低2位18bits2biLs高2位PiG中14位高位先发ReyFraJLRey子帧号所号PP7图27发射数据流顺序高位光发.v[ST3子帧1〔300bits〕高150bits信息格式1字1R4bitsFral()S0W8bjtsIS0wPnuinl4bjts6bitspl(C0P高8位低12位[16位低b位高17位低1位高3位图28D2导航电文子帧1高150比特页面8信息格式编排.4子帧号1页面号9字1子帧1(300bits)高150bits信息格式273127312222LsitsS0WPnumlPPP图29D2导航电文子帧1高150比特页面9信息格式编排子帧号页面号l12161911bits4bits3bits8bits高8位发射数据流顺序高位先发2731blPS0W5bitsP9bits低12位低5位高1位低13位PPPP图30D2导航电文子帧1高150比特页面10信息格式编排子帧号页而号子帧号页而号发射数据流顺序学1I经nu12SalH2LDL)IIllIPUTDRDP高8位低12位北斗系统完好性及差分信息卫星标识高1位北斗系统RUIRAl和△i北斗系统LDREI(共18个参数)H中₁=3(i-1)+1子帧号面面号子帧号面面号发射数据流顺序信息格式发字1子帧3(300bits)S0环PAPA血PiPPPK心PPPP高8位高5位北斗系统RURA1和△H小2y=3(-1)+2;2g=3(j-1)-3低3位图32D2导航电文子帧3信息格式编排子帧号页面号发射MSB数据流顺序了帧4(3高位先发00bits)信息格式字11FBDEpLL)BLID0川)PBD业DFPPF北斗系统完好性及差分信息高7位低6位北斗系统RURA[和△卫早标识北斗系统UDRFI(共6个参数)图33D2导航电文子帧4信息格式编排注：当字110PPIPPPPPP低11位高11位低2位低6位低9位dr39bjts图34D2导航电文子帧5页面1信息格式编排了帧号页面号了帧号页面号MSB字1发射数据流顺序子帧5(300bila)信息格高位先发式L.SB7FS0w2biLsPTonl61P2bitsPPlPp高8位低12位高2位低11位高11位低2位高7位低6位低9位图35发射数据MSB流顺序子帧5(300bils)信息格高位先发字1]PS0钮RevPrurr2bitsPPJot15H6bitsPPP|Il低11位高11位低2位高7位低6位低9位图36D2导航电文子帧5页面2信息格式编排名古子帧号页面号了帧号页面号发射数据流顺序了帧5(300bits)信息格高位先发字1PTcn176PPHPPPP高8位低12位高2位低11位高11位低2位高7位低6位低9位图37D2导航电文子帧5页面62信息格式编排发射数据高位先发学11PPPPPPppP低12位低6位图38D2导航电文子帧5页面3信息格式编排子帧号页面号子帧号页面号MSB了帧5(300bits)信息格高位先发字1P8Ow2bilsRoyPnu117bils0n]87P0nl87P0n1880n189初190Ponl90PlPPFP高8位低12位高2位低2位高7位低6位低9位了帧号页面号图39D2了帧号页面号发射数据流顺序高位先发子帧5(300biL)信息格字1lPPF-PJPPP低2位商7位低6位低9位图40D2导航电文子帧5页面4信息格式编排子帧号页面号高立先发MSR发射数据流顺序了帧5(300bits)信息格式字1FTaJD3LisSOwPS0w2bilsPn111on2(50Pon2tP0)202bits0202m203[on203FP-PP9bitsFP高8位低12位高2位低11位高11位低2位高7位低6位低9位士图41D2导航电文子帧5页面64信息格式编排七子帧号页面号子帧号页面号帧号页面号式字10PPPPFFPp高B位低12位高2位低11位高11位低2位低6位低9位图42D2导航电文子帧5页面5信息格式编排高位先发发射数据流顺序MSB字1子帧5(300bils)信息格式18bitsPL2bitsReyot1213P0n21301214Pn2143biton216Pon2161PFPPrP高8位低12位高2位低11位低2位高7位低6位低9位图43D2导航电文子帧5页面65信息格式编排发射数据流顺序高位先发MSB子帧5(300bits)信息格式字1PwIPPlIPI低12位高2位低11位高11位低2位高7位低6位图44D2导航电文子帧5页面6信息格式编排子帧号页面号子帧号页面号顺序字11PPPPPPPPPP高2位低11位高7位图45D2导航电文子帧5页面66信息格式编排子帧号页面号子帧号页面号字11PPHPPPPPF高8位低12位高2位低11位高11位低2位高7位低6位低9位图46D2导航电文子帧5页面7信息格式编排子帧号页面号发射数据流顺序商位先发子帧5(300bits)信息格字1式PPnu]l1PPPPPP高8位低12位高2位低11位高11位低2位高7位低6位图47D2导航电文子帧5页面67信息格式编排子帧号页面号发射数据流顺序字1PPnumPPPPPPl低6位图48D2发射数据流顺序MSB向位先发字1子帧5(300bits)信息格式I8Lsi15PS2)WRcyPhum7hutsn2522bil;PPn2532bilsJon254on2557bilson255llPPPP商2位低11位低2位高7位低6位低9位子帧号页血号图49D2子帧号页血号发射数据流顺序字1子帧5(300bils)信忘格式1bitsPPnuuunbiLsPlllPPIR心P高2位高7位低6位图50D2导航电文子帧5页面9信息格式编排子帧号页面号