GBT 42832.2-2026《北斗星基增强系统空间信号接口规范 第2部分：双频增强服务信号BDSBAS-B2a》

1北斗星基增强系统空间信号接口规范第2部分：双频增强服务信号BDSBAS-B2a本文件规定了北斗星基增强系统(BDSBAS)双频增强服务信号BDSBAS-B2a的信号射频特性、电文结构、电文内容、电文参数解算等。本文件适用于BDSBAS系统服务运行维护和使用BDSBAS-B2a信号的增强型接收机设计、研制、生产、检测及应用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。3术语、定义和缩略语3.1术语和定义星基增强系统Satellite-basedAugmentationSystem;SBAS利用卫星播发卫星导航系统的差分修正、完好性信息及其他信息的增强系统。双频多星座星基增强系统网络时DFMCSBASnetworktime;SNTpFNc双频多星座星基增强系统建立和保持的时间基准。3.2缩略语下列缩略语适用于本文件。BDCS:北斗坐标系(BeiDouCoordinateSystem)2DFRE:双频测距误差(DualFrequencyRangeError)DFRECI:双频测距误差变化索引(DualFrequencyRangeErrorChangeIndicator)DFREI:双频测距误差索引(DualFrequencyRangeErrorIndicator)ECEF:地心地固(EarthCenteredEarthFixed)GEO:地球静止轨道(GEostationaryOrbit)ICAO:国际民航组织(InternationalCivilAviationOrganization)LNAV:侧向导航(LateralNavigation)MSB:最高有效位(MostSignificantBit)SIS:空间信号(Signal-In-Space)UTC:协调世界时(CoordinatedUniversalTime)WGS-84:WGS-84大地坐标系(WorldGeodeticSystem-84)4星座及时空基准BDSBAS的空间星座由3颗播发增强服务信号的BDSGEO卫星构成，分别定点于东经80°、110.5°4.2坐标系统BDSBAS的坐标基准为BDCS,该坐标系统与ITRF之间的偏差不大于3cm(95%)。BDCS与WGS-84均基于ITRF框架实现。注：对于航空应用两者之间的差异忽略不计。34.3时间系统采用双频多星座星基增强系统网络时(SNTDMc)。5.1载波频率BDSBAS-B2a信号的载波频率为1176.45MHz。5.2信号杂散5.3载波相位噪声未调制的BDSBAS-B2a信号载波相位噪声谱密度应使10Hz单边噪声带宽锁相环的跟踪精度至少95%的BDSBAS-B2a广播功率应包含在以1176.45MHz为中心、带宽在20MHz～24MHz之间的频带内。5.5多普勒频移相对于BDSGEO卫星覆盖范围内的任意固定参考点，BDSGEO卫星的多普勒频移小于或等于5.6载波频率稳定度在卫星传输天线的输出端，10s内的BDSBAS-B2a载波频率短期稳定度(阿伦方差的平方根)不大于6.7×10⁻¹¹。BDSBAS-B2a信号的极化方式为右旋圆极化(RHCP),卫星天线轴向±9.1°夹角范围内椭圆率不大5.8码/载波频率一致性在BDSBAS-B2a频点上，码与载波之差的变化率小于0.5m/s。5.9信号落地功率每颗BDSGEO卫星应以足够的功率播发BDSBAS-B2a信号，在观测高度角5°以上无遮挡的地面区域，当天线与BDSBAS-B2a信号传播方向正交时，3dBi线性极化天线输出的信号功率不低于-158dBW,0dBic右旋圆极化(RHCP)天线输出的信号功率不应超过-150.5dBW。天线输出的信号功率需要以BDSBAS-B2a频率为中心的±10MHz频带内进行测量。5.10调制损耗由BDSGEO卫星载荷的调制和滤波导致的相关损失不大于1dB。45.11最大码相位偏差相对于SNTDMc,BDSBAS-B2a信号的最大码相位偏差在[-2-¹⁰s,2-¹⁰s]范围之内。6增强电文6.1电文编排6.1.1电文格式BDSBAS-B2a电文帧长度为250bit,播发时间为1s。其中，最高4bit为导引信息，6bit为电文类型标识，最低24bit为循环冗余校验位(CRC),其余216bit为数据域。BDSBAS-B2a的电文格式见图1。—电文播发方向；先播发最高有效位(MSB)图1BDSBAS-B2a电文格式BDSBAS-B2a电文第一比特的第一个符号位的播发时间(在卫星天线相位中心处)与SNTDMc的整秒开始时间同步。6.1.2导引信息导引信息分布在6个连续的增强电文中，每个电文中4bit,共计24bit。这6个连续的4bit导引6.1.3电文类型BDSBAS-B2a电文类型见表1。表1BDSBAS-B2a电文类型电文类型电文内容0降效参数与DFREI映射表电文类型电文内容期(IODN)用于将电文类型32与GNSS导航电文进行匹配；GEO数据龄期(IODG)用于电文类型39与电文类型40之间的匹配，以及电文类型32与电文类型39/40的匹文类型31与电文类型34、35、36之间的匹配。电文类型37、42和47中不含IOD参数，使用中无需6.1.4循环冗余校验位其漏检概率不大于2-2⁴≈5.96×10⁻⁸。24bitCRC信息(p₁,p₂,…,pz4)利用电文的第1bit~g(X)=1+X+X³+X⁴+X⁵+X⁶+X⁷+X¹+X+X¹⁴ (1) m(X)—226bit序列多项式；6.2电文编码与调制6.2.1编码与调制流程250bit的电文信息序列经过卷积编码处理后，以每秒500符号的速率进行曼彻斯特编码，再通过模2和的方式调制到10230bit的PRN码上，最后采用二进制相移键控(BPSK)以10.23兆码片每秒(Mcps)的速率调制到载波上。BDSBAS-B2a电文编码及调制流程见图3。500sps曼彻斯特码卷积编码曼彻斯特扩频调制BDSBAS-B2a增强信号图3BDSBAS-B2a电文编码及调制流程6.2.2卷积编码(切换G3/G4)G3(1111001)切换开关图41/2卷积编码6.2.3曼彻斯特编码500sps卷积码经曼彻斯特编码，原始“0”字符生成“01”字符对，“1”字符生成“10”字符对，形成500sps曼彻斯特码，编码原理见图5。图5曼彻斯特编码6.2.4PRN码生成码长为10230bit,由两个13级线性反馈移位寄存器生成的XA码和XB码做模2和后生成的Gold码XA码是一种长度为8190的伪随机码，其初始状态为全1。该码在自然周期结束前提前1个码片截断，最终生成总计10230个码片。XA码生成多项式(以移位寄存器输入端为参考)见公式(3),移位寄存器与生成多项式级数的对应关系见图6。8图6XA码移位寄存器XB码是基于表2中初始状态生成的长度为8191的伪随机码，未进行周期截断。它们在自然周期结束后自动重启，并与XA码同步运行于1ms周期内，总计生成10230个码片。XB码生成多项式(以移位寄存器输入端为参考)见公式(4),移位寄存器与生成多项式级数的对应关系见图7。表2BDSBAS-B2a信号XB码配置XB前向码(码片)XB码初始状态(二进制)I支路图7XB码移位寄存器96.2.5扩频调制BDSBAS-B2a增强信号在载波调制前的基带信号表示见公式(5)。SB2a(t)=SBZadata(t)+jsBzapiloc(t)式中：5B2adatn(t)——数据分量，由BDSBAS-B2a增强电文数据DBzadna(t)和测距码CBeadaua(t)调制生成；数据分量5B2adatn和导频分量sB2apilo的数学表达式见公式(6)和公式(7)。数据分量中DB2adata(t)的定义见公式(8)。式中：dB2adata——BDSBAS-B2a增强信号中的增强电文数据码；—是宽度为T的矩形脉冲函数；TB²adata——数据码片宽度。CB2adana(t)和CB2apilo(t)测距码的表达式分别见公式(9)和公式(10)。式中：CB2ndte—数据分量的测距码序列，取值为±1;CB2.pilot——导频分量的测距码序列，取值为±1;NB2adata——数据分量的测距码码长；NB²apilo——导频分量的测距码码长；TcBza——BDSBAS-B2a增强信号的测距码码片宽度，取值为1/R.B2a;RcB2a—BDSBAS-B2a增强信号的测距码速率，取值为10.23Mbps。BDSBAS-B2a增强信号经载波调制后的带通信号见公式(11),信号调制特性见表3。一式中：SBza(t)——经载波调制后的BDSBAS-B2a带通信号；PB2——BDSBAS-B2a增强信号功率，单位为分贝瓦(dBW);fB2a——BDSBAS-B2a增强信号载波频率，单位为赫兹(Hz)。表3BDSBAS-B2a信号调制特性06.3电文数据域6.3.1电文类型06.3.1.1数据域格式电文类型0的数据域全为0。6.3.1.2数据域说明电文类型0为系统测试电文，在BDSBAS系统测试时播发，至少每6s播发1次电文类型0。电文类型0用于告知用户，BDSBAS-B2a播发的增强信息不应用于生命安全服务，用户在收到电文类型0后应至少停止使用该信号用于生命安全服务1min。6.3.2电文类型316.3.2.1数据域格式电文类型31主要用于播发卫星掩码信息，216bit数据域的格式见表4。表4电文类型31数据域格式内容比例因子有效范围最小卫星掩码11101无量纲…1101无量纲1101无量纲预留…1101无量纲预留1101无量纲…1101无量纲1101无量纲预留…1101无量纲预留表4电文类型31数据域格式(续)内容比例因子有效范围最小1101………………卫星掩码1101101卫星掩码1111101预留预留卫星掩码1121101………………卫星掩码1191101卫星掩码1201101………………卫星掩码1581101卫星掩码1591101………………卫星掩码1951101预留卫星掩码1961101………………卫星掩码2071101备用卫星掩码2081101………………11012103BDSBAS-B2a能够播发92颗卫星的增强信息。对每一个GNSS星座，最多能够同时播发该星座37颗卫星的增强信息。卫星掩码用来指示卫星号与卫星增强信息之间的对应关系，每一个掩码唯一对应一个可被增强的卫星。BDS卫星掩码的具体映射关系见附录A的表A.1。电文中卫星掩码对应的比特位如果为1,则表明该卫星被BDSBAS增强；如果为0,则表明该卫星未被BDSBAS增强。预留和备用的GNSS掩码对应的比特位设置为0。b)针对被增强的GLONASS卫星，使用GLONASSL1OC和L3OC信号的观测数据以及c)针对被增强的Galileo卫星，使用GalileoE1-C和E5a-Q信号的观测数据以及GalileoE5a-I的F/NAV导航电文；d)针对被增强的BDS卫星，使用BDSB1C和B2a信号的观测数据以及BDSB2a中的B-CNAV2导航电文。当214bit的卫星掩码信息发生变化时，需要将IODM加1(模4),否则IODM不变。如果用户收到新的IODM(电文类型31),且未收到与之相匹配的电文类型34、35和36,则用户继续使用旧的IODM及相应的电文类型34、35和36,直到收到与新IODM相匹配的电文类型34、35和36。6.3.3电文类型326.3.3.1数据域格式电文类型32用于播发卫星时钟/轨道误差改正数与协方差矩阵信息，216bit数据域的格式见表5。表5电文类型32数据域格式内容比例因子有效范围最小911参考电文类型31(实际的有效范围10mBDCS坐标系X轴上的改正数信mBDCS坐标系Y轴上的改正数信mBDCS坐标系Z轴上的改正数信m时钟改正数信息，采用二进制补码δx变化率8BDCS坐标系X轴上的改正数变δy变化率8δz变化率82-¹δB变化率9时钟改正数变化率信息，采用二进0s改正数信息参考时刻3107比例因子910一910一910一910一表5电文类型32数据域格式(续)内容比例因子有效范围最小11E1.1111410一31一6.3.3.2数据域说明电文类型32包含了卫星掩码信息，可直接确定所对应的卫星，使用时不需要与电文类型31进行匹配，但需要通过IODN与对应卫星的导航电文进行匹配，对应关系如下：a)GPS:L1LNAV电文中的IOb)GLONASS:L1OC电文类型10、31、32中的t.参数；e)SBAS:电文类型39和电文类型40中的IODG参数。6.3.4电文类型346.3.4.1数据域格式电文类型34用于播发卫星的DFRECI信息和DFREI信息，2表6电文类型34数据域格式内容比例因子有效范围最小2103电文类型31中第1个卫星掩码为1的卫星对应的DFRECI…2103电文类型31中第92个卫星掩码为1的卫星对应的DFRECI表6电文类型34数据域格式(续)内容比例因子有效范围最小410无量纲第1个DFRECI=1对应卫星的DFREI…410无量纲第7个DFRECI=1对应卫星的DFREI预留预留2一一一无量纲一2103无量纲一6.3.4.2数据域说明电文类型34需要通过IODM与电文类型31进行匹配，92个DFRECI所对应的卫星的顺序为电文类型31中卫星掩码信息为1的顺序。每个DFRECI信息为2bit,其数值定义见表7。后28bit的DFREI信息对应的是前面92个DFRECI信息中为1的卫星的DFREI值。表7DFRECI定义0DFREI与之前相同(DFREI:0～14)1DFREI与之前不同，新数值在电文34后部的DFREI数2在之前DFREI的基础上加13该颗卫星在增强模式下不可用当电文类型31中卫星掩码为1的数量大于53时，播发电文类型34。如果需要更新DFREI的卫星数量大于7时，应播发电文类型35和36。6.3.5电文类型356.3.5.1数据域格式表8电文类型35数据域格式内容比例因子有效范围最小410无量纲电文类型31中第1个卫星掩码为1的卫星对应的DFREI…410无量纲电文类型31中第53个卫星掩码为1的卫星对应的DFREI预留预留2一一一无量纲一2103无量纲一6.3.5.2数据域说明电文类型35用212bit能够最多可播发53颗卫星的DFREI信息，53颗卫星按照电文类型31中卫星掩码信息为1的顺序进行排列。当电文类型31中卫星掩码为1的数量不超过53时，只播发电文类型35,不播发电文类型34和电文类型36。6.3.6电文类型36表9电文类型36数据域格式内容比例因子有效范围最小410无量纲电文类型31中第54个卫星掩码为1的卫星对应的DFREI…410无量纲电文类型31中第92个卫星掩码为1的卫星对应的DFREI备用备用一一一无量纲一预留预留2一一一无量纲一2103无量纲一6.3.6.2数据域说明电文类型36利用数据域中的156bit最多可播发39颗卫星的DFREI信息。39颗卫星是电文类型31中卫星掩码信息为1所对应的第54～92颗卫星。6.3.7电文类型376.3.7.1数据域格式电文类型37用于播发各GNSS系统的降效参数(OBAD)和DFREI映射表，216bit数据域的格式见表10。表10电文类型37数据域格式内容比例因子有效范围最小通用66s电文类型32的有效间隔66s电文类型39、40的有效间隔60m70无量纲表10电文类型37数据域格式(续)内容比例因子有效范围最小56s80m8056s80m8056s80m8056s80m8056s80m80预留56s80m80映射表4m4m4m4m4m4m41m4m4m4m42m4m413m434m46m表10电文类型37数据域格式(续)内容比例因子有效范围最小时间参时间参考源标识3107一1101降效增益参数预留预留1一一一一表11时间参考源标识定义时间参考源标识01234预留表12不同时间参考源标识下的SNTprMc与被增强核心星座的时间转换关系(单位为秒)时间参考源标识0123被增强核心星座t(GST)一△₁s+108006.3.8电文类型39和电文类型406.3.8.1数据域格式电文类型39和电文类型40主要用于播发SBAS卫星的星历和协方差矩阵信息，216bit数据域的格式分别见表13和表14。表13电文类型39数据域格式内容比例因子有效范围最小6112103510一(第一部分)一7π/6×轨道倾角变化率，二进制wΩ时钟m时钟偏差，二进制补码时钟偏差变化率，二进制表14电文类型40数据域格式内容比例因子有效范围最小2103i0t.时刻的轨道倾角e0am时刻0s一表14电文类型40数据域格式(续)内容比例因子有效范围最小阵信息比例因子310791091091091011111141031预留预留11016.3.8.2数据域说明SBAS卫星掩码有效范围为1～39,增加119的偏移后，对应电文类型31中的SBAS卫星掩码。电文类型39和电文类型40中均包含2bit的IODG,该标识用于电文类型39和电文类型40配对，即确保电文类型39和电文类型40包含的是同一颗卫星在同一参考时刻的信息，每次更新时将IODG加1(模4)。如果通过电文类型32播发了SBAS卫星的改正数信息，则电文类型32中的IODN需要与IODG匹配。SBAS服务提供商标识定义见表15。表15SBAS服务提供商标识01234567表15SBAS服务提供商标识(续)86.3.9电文类型426.3.9.1数据域格式表16电文类型42数据域格式内容比例因子有效范围最小s80s81081s810闰秒的参考周计数3117d闰秒的参考天计数81s410一110180s11013107预留预留1一一一6.3.9.2数据域说明电文类型42中UTC标识定义见表17,UTC偏差状态定义见表18,VP标识定义见表19。表17UTC标识定义保持UTC机构01国家标准与技术研究院(NationalInstituteofStandardsandTechnology,NIST)2美国海军天文台(U.S.NavalObservatory,USNO)3国际测量局(InternationalBureauofWeightsandMeasures,BIPM)4欧洲实验室(EuropeanLaboratory)5中国科学院国家授时中心(NationalTimeServiceCenterChineseAcademyOfScences,NTSC)6预留7UTC不可用为DFMCSBAS预留表18UTC偏差状态定义状态说明01UTC信息已经无效，不可使用表19VP标识定义041526376.3.10电文类型47表20电文类型47数据域格式内容比例因子有效范围最小卫星相关信息611参考电文类型31中SBASSBAS服务510一1一一一如果SBAS卫星播发本星的历书信息，则服务播发标识am半长轴e80I0轨道倾角wΩΩ变化率8-1.28×10-升交点赤经变化率，二进制to时刻的真近点角，二进制60s一卫星相关信息611参考电文类型31中SBAS510一1一一一如果SBAS卫星播发本星的历书信息，则服务播发标识am半长轴e80I0轨道倾角wΩΩ变化率8-1.28×10-升交点赤经变化率，二进制1时刻的真近点角，二进制60s一表20电文类型47数据域格式(续)内容比例因子有效范围最小410该参数不可用6.3.10.2数据域说明SBAS卫星掩码和SBAS服务提供商标识与电文类型39中的定义一致。如果SBAS卫星播发本星的历书信息，则服务播发标识为1,否则为0。6.3.11电文类型626.3.11.1数据域格式电文类型62的数据域可播发其他电文内容，具体格式参考其他电文类型。6.3.11.2数据域说明电文类型62主要用于内部测试。6.3.12电文类型636.3.12.1数据域格式电文类型63为空电文，数据域全为0。6.3.12.2数据域说明电文类型63主要用于填补播发空隙，如果当前整秒没有可播发的电文，则播发电文类型63。6.4电文有效期表21电文内容更新间隔及有效期电文内容最大更新间隔/s航路、终端区、非精密进近情况下的电文有效期/s电文有效期/sBDSBASB2a测试06一一DFREI或DFRECI666表21电文内容更新间隔及有效期(续)电文内容最大更新间隔/s航路、终端区、非精密进近情况下的电文有效期/s电文有效期/sDFREI或DFRECI66降效参数时间参考源标识参数决定6.5电文参数解算6.5.1改正数解算6.5.1.1星历改正数解算利用电文类型32中得到的星历位置改正信息，按照公式(12)计算得到星历改正数。式中：t——解算时刻，单位为秒(s);——参考时刻，单位为秒(s);——时刻t的三维星历改正数，单位为米(m);[δx(tp)δy(tp)δz(tp)]T——参考时刻tp的三维星历改正数，单位为米(m);[δxδyδ之]——参考时刻tp的三维星历改正数变化率，单位为米每秒(m/s)。6.5.1.2时钟改正数解算利用电文类型32中得到的时钟改正信息，按照公式(13)计算得到时钟改正数。式中：δB——参考时刻tp的时钟改正数，单位为米(m);δB——参考时刻tp的时钟改正数变化率，单位为米每秒(m/s);c——真空中的光速，299792458m/s。6.5.2完好性参数解算按照如下步骤进行完好性参数解算。a)双频距离误差：利用电文类型34、35、36播发的双频测距误差索引(DFREI)信息，按照电文类型37播发的双频测距误差(DFRE)与DFREI映射表得到DFRE值(CDFRE)。b)DFRE降效参数：利用电文类型32播发中的协方差矩阵信息E;(i=1～4,j=1～4),按照公式(14)计算上三角矩阵R。R=SF·E (14)其中参数SF的计算见公式(15),矩阵E的计算见公式(16)。SF=2(Se-5) (15)利用矩阵R,按照公式(17)可计算协方差矩阵C。C=RT·R (17)按照公式(18)计算投影到用户上的DFRE降效参数δDFRE。ODFRE=√I·C·I+CcovarianSF 式中：I——卫星到用户的4维方向矢量(前三维是单位方向矢量，第四维是1);Covariance——协方差矩阵的降效参数(电文类型37播发)。c)完好性参数：完好性参数解算利用电文类型32、37和40播发的信息通过公式(19)计算oBFC。ODFRE利用电文类型34、35、36播发的DFREI和DFRECI,以及电文类型40播发的DFREI,并根据电文类型37播发的DFREI映射表计算；降效增益参数由电文类型37播发；tcoRR为电文类型32或电文类型39/40的参考时间；[x]为向下取整；C.由电文类型37播发。 (19)其中参数ecORR、(RcoR)、EER的计算方法分别见公式(20)、公式(21)、公式(22)。 (20) (21) (22)式中：DOBAD——降效增益参数(电文类型37播发);tcORR——参考时间(电文类型32或电文类型40播发);RCORR——一阶降效参数(电文类型37播发);IcoRR——有