徐菁（北京空間科技信息研究所）

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采取“三步走”的發(fā)展步驟：第一步，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)；第二步，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)區(qū)域服務(wù)；第三步，2020年左右全面建成“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，形成全球服務(wù)能力。目前，“北斗”區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座擁有14顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，包括5顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星和4顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星，為亞太區(qū)域用戶提供4種以上導(dǎo)航信號連續(xù)覆蓋。為此，中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室正式發(fā)布了“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件（ICD）—公開服務(wù)信號B1I（1.0版），以鼓勵(lì)國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)參與“北斗”應(yīng)用終端研發(fā)，推動(dòng)“北斗”廣泛應(yīng)用。

1 引言

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間信號接口控制文件定義了“北斗”系統(tǒng)空間星座和用戶終端之間公開服務(wù)信號B1I的接口關(guān)系，明確了“北斗”系統(tǒng)空間星座組成、時(shí)間系統(tǒng)和坐標(biāo)系統(tǒng)，規(guī)范了B1I信號結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)和測距碼特征等相關(guān)內(nèi)容，并重點(diǎn)闡述了導(dǎo)航電文格式、信息類別和播發(fā)特點(diǎn)，以及數(shù)據(jù)碼的糾錯(cuò)編碼方式、幀結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)編排、基本內(nèi)容和計(jì)算方法等。本文主要針對該文件中所涉及的時(shí)間系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)、導(dǎo)航信號特征和導(dǎo)航電文格式等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)解讀，并與美國的“全球定位系統(tǒng)”（GPS）和俄羅斯的“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”（GLONASS）進(jìn)行對比分析研究。

2 時(shí)間系統(tǒng)

時(shí)間的概念與內(nèi)涵

時(shí)間包含2個(gè)基本概念：時(shí)刻和時(shí)間間隔。所謂時(shí)刻，是指發(fā)生某一現(xiàn)象或事件的瞬間；所謂時(shí)間間隔，是指發(fā)生某一現(xiàn)象或事件所經(jīng)歷的過程，在數(shù)值上等于該事件發(fā)生過程的起止時(shí)刻之差。在天文學(xué)和衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用中，把記錄某一事件發(fā)生的時(shí)刻稱為歷元；把用于時(shí)間間隔測量或計(jì)量的單位稱為時(shí)間尺度；把計(jì)量時(shí)刻的起始點(diǎn)稱為時(shí)間原點(diǎn)，或初始?xì)v元。時(shí)間系統(tǒng)是由時(shí)間原點(diǎn)和時(shí)間尺度構(gòu)成的，其中時(shí)間尺度是建立時(shí)間基準(zhǔn)的關(guān)鍵，而時(shí)間原點(diǎn)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用加以選定。建立與維持衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的核心任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航星座與地面運(yùn)控之間，以及用戶終端與導(dǎo)航星座之間的時(shí)間同步，構(gòu)建統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)系統(tǒng)。常用的時(shí)間系統(tǒng)可以分為如下3種類型：

1）世界時(shí)系統(tǒng)。它是以地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)而建立的時(shí)間系統(tǒng)。根據(jù)觀測地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所選擇空間參考點(diǎn)的不同，世界時(shí)系統(tǒng)又分為恒星時(shí)、真太陽時(shí)、平太陽時(shí)和世界時(shí)等。

2）歷書時(shí)系統(tǒng)。它是以地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為依據(jù)而建立的時(shí)間系統(tǒng)。以經(jīng)典牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)建立的太陽系天體運(yùn)動(dòng)理論，其數(shù)學(xué)上的時(shí)間為均勻的自變量，稱為牛頓時(shí)?？紤]到天體運(yùn)動(dòng)理論模型誤差和運(yùn)動(dòng)微分方程的積分常數(shù)誤差，利用任何一個(gè)天體位置歷表只能給出近似的牛頓時(shí)，通常把這種由天體位置歷表給出的時(shí)間稱為歷書時(shí)。

3）原子時(shí)系統(tǒng)。它是以物質(zhì)內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng)特征為基準(zhǔn)而建立的時(shí)間系統(tǒng)。將分布在世界各國實(shí)驗(yàn)室的多臺(tái)原子時(shí)鐘進(jìn)行相互比對，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理推算出全球統(tǒng)一的原子時(shí)系統(tǒng)時(shí)間，稱為國際原子時(shí)（TAI）。為了避免播發(fā)的原子時(shí)與世界時(shí)之間產(chǎn)生過大的偏差，一種以原子時(shí)秒長為基準(zhǔn)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種折衷的時(shí)間系統(tǒng)，稱為協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）。

協(xié)調(diào)世界時(shí)的秒長嚴(yán)格等于原子時(shí)的秒長，采用跳秒（或閏秒）的辦法使協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻相接近。當(dāng)協(xié)調(diào)時(shí)與世界時(shí)的時(shí)刻之差超過0.9s時(shí)，就在協(xié)調(diào)時(shí)中引入一個(gè)閏秒（正的或負(fù)的），閏秒一般在每年6月30日或12月31日末加入。協(xié)調(diào)時(shí)除引入閏秒外，其本質(zhì)上就是原子時(shí)，因此協(xié)調(diào)時(shí)的建立、測量和比對與原子時(shí)基本相同。目前，世界上約有45個(gè)實(shí)驗(yàn)室建立了協(xié)調(diào)時(shí)系統(tǒng)。根據(jù)國際約定，各個(gè)時(shí)頻實(shí)驗(yàn)室的協(xié)調(diào)時(shí)用UTC（k）表示，其中k表示各實(shí)驗(yàn)室的縮寫符號。

衛(wèi)星導(dǎo)航時(shí)間系統(tǒng)

衛(wèi)星導(dǎo)航時(shí)間系統(tǒng)屬于原子時(shí)系統(tǒng)，目前已建成的“北斗”、GPS和GLONASS時(shí)間系統(tǒng)均以國際原子時(shí)秒長為時(shí)間尺度，但在時(shí)間原點(diǎn)定義和維持方式存在差異。

1）“北斗”時(shí)間系統(tǒng)。它是以中國國家授時(shí)中心（NTSC）的UTC（NTSC）時(shí)間為基準(zhǔn)，通過“北斗”地面運(yùn)控系統(tǒng)的原子時(shí)鐘組來實(shí)現(xiàn)的時(shí)間系統(tǒng)。利用“北斗”時(shí)間系統(tǒng)授時(shí)的時(shí)間，稱為“北斗”時(shí)間（BDT）。BDT是以2006年1月1日0時(shí)的UTC（NTSC）為時(shí)間原點(diǎn)，以國際原子時(shí)秒長為時(shí)間尺度，采用周和周內(nèi)秒計(jì)數(shù)無跳秒連續(xù)計(jì)時(shí)。BDT通過UTC（NTSC）與國際UTC建立聯(lián)系，BDT與UTC（NTSC）的時(shí)差控制準(zhǔn)確度小于100ns（模1s）。

“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行總裝

2）GPS時(shí)間系統(tǒng)。它是以美國海軍天文臺(tái)（USNO）的UTC（USNO）時(shí)間為基準(zhǔn)，通過GPS地面控制站的原子時(shí)鐘組來實(shí)現(xiàn)的時(shí)間系統(tǒng)。利用GPS時(shí)間系統(tǒng)授時(shí)的時(shí)間，稱為GPS時(shí)間（GPST）。GPS時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)間原點(diǎn)是1980年1月6日0時(shí)的UTC（USNO），時(shí)間尺度為國際原子時(shí)秒長，是一個(gè)沒有跳秒的連續(xù)計(jì)時(shí)系統(tǒng)，以GPS周和周內(nèi)累計(jì)秒數(shù)表示。除存在整秒的跳秒差外，GPS地面控制站使GPST與UTC（USNO）之間的系統(tǒng)差保持在1μs的范圍內(nèi)。

3）GLONASS時(shí)間系統(tǒng)。它是以俄羅斯物理和無線電測量科學(xué)院（SU）的UTC（SU）時(shí)間為基準(zhǔn)，通過GLONASS地面控制站的原子時(shí)鐘組來實(shí)現(xiàn)的時(shí)間系統(tǒng)。利用GLONASS時(shí)間系統(tǒng)授時(shí)的時(shí)間，稱為GLONASS時(shí)間（GLST）。GLONASS時(shí)間系統(tǒng)是一個(gè)具有同步跳秒的時(shí)間系統(tǒng)，GLST與UTC（SU）之間具有3h和小于1μs的系統(tǒng)差，但不存在跳秒差。

3 坐標(biāo)系統(tǒng)

協(xié)議地球參考系及參考框架

理想的地球參考系是指一種相對于地球只存在變形，不存在整體旋轉(zhuǎn)和平移，而相對于慣性參考系只包含地球的整體運(yùn)動(dòng)（地球的軌道運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)）的參考系統(tǒng)。由地球表面一系列觀測站構(gòu)成的物理實(shí)體框架是理想地球參考系的最好近似和具體化形式?？紤]到地極移動(dòng)使地球坐標(biāo)系的指向發(fā)生變化，將對實(shí)際工作帶來諸多不便。為此，國際天文聯(lián)合會(huì)與大地測量協(xié)會(huì)（IAU/IAG）決議：以1900-1905年間的平均緯度所確定的平均地極位置作為基準(zhǔn)原點(diǎn)，并以此期間地球自轉(zhuǎn)軸在地球表面上的平均位置作為平極，稱為協(xié)議地球極（CTP）。利用協(xié)議地極為基準(zhǔn)點(diǎn)而建立的地球坐標(biāo)系，稱為協(xié)議地球參考系。

國際地球參考系（ITRS）是目前國際上公認(rèn)的具有最高精度和穩(wěn)定性的協(xié)議地球參考系，其基本定義為：

1）坐標(biāo)原點(diǎn)位于整個(gè)地球質(zhì)量中心，整個(gè)地球質(zhì)量包括固體地球、海洋和大氣的質(zhì)量總和；

2）坐標(biāo)尺度采用國際單位制中定義的米的長度，是一個(gè)定義在廣義相對論意義下的局部地球參考框架內(nèi)的尺度；

3）坐標(biāo)系定向與國際時(shí)間局（BIH）1984.0歷元的CTP和零子午線相一致；

4）定向參數(shù)的時(shí)間演化相對于地殼不產(chǎn)生殘余的全球性旋轉(zhuǎn)，即參考系相對于整個(gè)地球的板塊水平運(yùn)動(dòng)來說，不存在整體性的殘余旋轉(zhuǎn)。

國際地球參考框架（ITRF）是ITRS的具體實(shí)現(xiàn)形式，是由一組固定于地球表面而且只作線運(yùn)動(dòng)的大地點(diǎn)的坐標(biāo)及其變化率組成的。

衛(wèi)星導(dǎo)航坐標(biāo)系統(tǒng)

衛(wèi)星導(dǎo)航坐標(biāo)系統(tǒng)屬于協(xié)議地球參考系，通過布設(shè)在地面具有三維地心坐標(biāo)的大地控制點(diǎn)構(gòu)成的參考框架來具體實(shí)現(xiàn)?！氨倍贰毕到y(tǒng)采用2000中國大地坐標(biāo)系（CGCS2000），其坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心；Z軸指向國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)組織（IERS）定義的參考極（IRP）方向；X軸指向IERS定義的參考子午面與通過原點(diǎn)且同Z軸正交的赤道的交點(diǎn)；Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。GPS系統(tǒng)采用1984世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)（WGS－84），其坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的CTP；X軸指向BIH1984.0定義的零子午面與CTP相應(yīng)的赤道交點(diǎn)；Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。GLONASS系統(tǒng)采用1990地球參數(shù)（PZ－90）坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心；Z軸指向IERS推薦的CTP；X軸指向地球赤道面與BIH定義的零子午線的交點(diǎn)；Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。CGCS2000、WGS－84和PZ－90坐標(biāo)系的原點(diǎn)為相應(yīng)的參考橢球幾何中心，Z軸為參考橢球的旋轉(zhuǎn)軸。

4 導(dǎo)航信號特征

通常，衛(wèi)星導(dǎo)航信號是由3種信號分量構(gòu)成的，包括載波頻率信號、測距碼信號和導(dǎo)航數(shù)據(jù)碼信號（D）。其中，載波頻率是由衛(wèi)星基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率按一定的比例關(guān)系控制而產(chǎn)生的；測距碼是一種高速率的偽隨機(jī)噪聲序列；導(dǎo)航數(shù)據(jù)碼是一種低速率的信號碼，用來傳送衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星時(shí)鐘修正參數(shù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)、遙測信號、時(shí)間系統(tǒng)參數(shù)、群延遲改正參數(shù)和完好性信息等導(dǎo)航數(shù)據(jù)。依據(jù)服務(wù)對象和方式的不同，衛(wèi)星導(dǎo)航信號又分為授權(quán)服務(wù)信號和公開服務(wù)信號。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航信號

“北斗”衛(wèi)星在多個(gè)載波頻率上調(diào)制多路信號，采取授權(quán)和公開兩種方式提供服務(wù)，滿足各類用戶實(shí)際應(yīng)用需求。依據(jù)此次公布的ICD文件公開服務(wù)信號內(nèi)容，B1載波頻率為1561.098MHz，采用正交相移鍵控（QPSK）調(diào)制方式，在I、Q兩個(gè)支路上調(diào)制測距碼和導(dǎo)航電文信號。B1I支路信號測距碼由兩個(gè)11級線性移位寄存器G1和G2生成序列，并進(jìn)行模二加產(chǎn)生平衡Gold碼后截短1碼片而得到的，其速率和碼長分別為2.046×106碼片/秒、2046碼元。導(dǎo)航信號采用碼分多址（CDMA）的信號復(fù)用方式，以識(shí)別星座的衛(wèi)星信號。

GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號

GPS衛(wèi)星在L1（1575.42 M H z）、L2（1227.60MHz）和L5（1176.45MHz）載波頻率上調(diào)制測距碼和導(dǎo)航數(shù)據(jù)碼信號。對于GPS－1、2、2A和2R衛(wèi)星系列，采用二相移鍵控（BPSK）調(diào)制方式，在載波頻率L1上調(diào)制了測距碼信號C/A和P1，以及數(shù)據(jù)碼信號D；在載波頻率L2上調(diào)制了測距碼信號P1和數(shù)據(jù)碼信號D。C/A碼是由2個(gè)具有相同碼位長度（10級移位寄存器）和速率，但具有不同結(jié)構(gòu)的m序列優(yōu)選對G1和G2碼模二加而產(chǎn)生的Gold碼族序列，長度為1023碼元，重復(fù)周期為1ms；P碼是由4個(gè)12級移位寄存器的m序列進(jìn)行異或計(jì)算而產(chǎn)生的截短碼序列，其長度為6.1871×1012碼元，重復(fù)周期為7天。采用碼分多址（CDMA）技術(shù)，區(qū)分不同的衛(wèi)星信號并檢測出來。

CGCS2000、WGS－84和PZ－90坐標(biāo)系采用的參考橢球基本常數(shù)

GPS－2RM衛(wèi)星之后，在L2頻率上調(diào)制民用測距碼（L2C），并在L1和L2頻率上，采用二進(jìn)制偏置載波（BOC）調(diào)制方式，調(diào)制新的軍用M碼。L2C碼是由兩個(gè)不同長度的偽隨機(jī)碼相乘而產(chǎn)生的，碼速率仍為1.023MHz；M碼比P碼具有較強(qiáng)的信號發(fā)射功率、抗干擾能力和保密性能，有利于軍用接收機(jī)直接捕獲信號。GPS－2F衛(wèi)星之后,增加民用頻率L5。L5民用測距碼由兩個(gè)長度均為10230碼元的偽隨機(jī)碼組合而成，速率為1.023 MHz，采用QPSK調(diào)制方式，并帶有速率為50bit/s的數(shù)據(jù)信息。

GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航信號

GLONASS采用頻分多址（FDMA）方式區(qū)分衛(wèi)星，各衛(wèi)星使用不同的頻率發(fā)射信號，在G1（1602.00MHz）和G2（1246.00MHz）兩個(gè)頻率鏈路上各分配了12個(gè)頻率通道，其頻率增量分別為0.5625MHz和0.4375MHz。采用BPSK調(diào)制方式，在兩個(gè)頻率鏈路上調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)測距碼C、精密測距碼P和導(dǎo)航數(shù)據(jù)碼D。其中，C碼長度為511碼元，碼速率為0.511×106碼片/秒；P碼長度為5110000碼元，碼速率為5.11×106碼片/秒。

5 導(dǎo)航電文格式

衛(wèi)星導(dǎo)航電文，即為導(dǎo)航數(shù)據(jù)碼，主要為用戶提供衛(wèi)星軌道及鐘差參數(shù)、健康狀況和星座衛(wèi)星歷書等信息，是用戶進(jìn)行導(dǎo)航定位計(jì)算的基本參數(shù)。導(dǎo)航電文的碼速率遠(yuǎn)低于測距碼，通過測距碼進(jìn)行擴(kuò)頻，再調(diào)制到載波頻率上播發(fā)至用戶終端。在導(dǎo)航電文的內(nèi)容、分類、編排格式和計(jì)算方法上，不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間存在差異。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航電文

根據(jù)碼速率和結(jié)構(gòu)的不同，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航電文分為兩類：一類是D1導(dǎo)航電文，速率為50bit/s，并調(diào)制有速率為1kbit/s的二次編碼，其內(nèi)容包括本星基本導(dǎo)航信息、星座全部衛(wèi)星歷書信息以及與其他系統(tǒng)時(shí)間同步信息，在MEO和IGSO衛(wèi)星的B1I信號上播發(fā)；另一類是D2導(dǎo)航電文，速率為500bit/s，其內(nèi)容包括“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)差分信息、完好性信息和格網(wǎng)點(diǎn)電離層校正信息等，在GEO衛(wèi)星的B1I信號上播發(fā)?！氨倍贰毕到y(tǒng)是采用開普勒軌道根數(shù)的形式播發(fā)導(dǎo)航星歷及攝動(dòng)擬合參數(shù)，并根據(jù)開普勒軌道方程，計(jì)算“北斗”衛(wèi)星在CGCS2000坐標(biāo)系中的瞬時(shí)位置。

D1導(dǎo)航電文由超幀、主幀和子幀組成。每個(gè)超幀為36000bit，由24個(gè)主幀組成（24個(gè)頁面），歷時(shí)12min；每個(gè)主幀為1500bit，由5個(gè)子幀組成，歷時(shí)30s；每個(gè)子幀為300bit，由10個(gè)字組成，歷時(shí)6s；每個(gè)字為30bit，由導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼組成，歷時(shí)0.6s。導(dǎo)航電文具體編排格式為：子幀1～3播發(fā)周內(nèi)秒計(jì)數(shù)、整周計(jì)數(shù)、用戶測距精度指數(shù)、衛(wèi)星自主健康標(biāo)識(shí)、電離層延遲模型改正參數(shù)、衛(wèi)星星歷參數(shù)及數(shù)據(jù)齡期、衛(wèi)星鐘差參數(shù)及數(shù)據(jù)齡期、以及星上設(shè)備時(shí)延差等本星基本導(dǎo)航信息；子幀4和子幀5的信息內(nèi)容由24個(gè)頁面分時(shí)發(fā)送，其中子幀4的頁面1～24和子幀5的頁面1～10播發(fā)星座全部衛(wèi)星歷書及與其他系統(tǒng)時(shí)間同步信息；子幀5的頁面11～24為預(yù)留頁面。

D2導(dǎo)航電文由超幀、主幀和子幀組成。每個(gè)超幀為180000bit，由120個(gè)主幀組成，歷時(shí)6min；每個(gè)主幀為1500bit，由5個(gè)子幀組成，歷時(shí)3s；每個(gè)子幀為300bit，由10個(gè)字組成，歷時(shí)0.6s；每個(gè)字為30bit，由導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼組成，歷時(shí)0.06s。導(dǎo)航電文具體編排格式為：子幀1播發(fā)本星基本導(dǎo)航信息，由10個(gè)頁面分時(shí)發(fā)送；子幀2～4播發(fā)“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完好性及差分信息，由6個(gè)頁面分時(shí)發(fā)送；子幀5播發(fā)星座全部衛(wèi)星歷書、格網(wǎng)點(diǎn)電離層信息及與其他系統(tǒng)時(shí)間同步信息，由120個(gè)頁面分時(shí)發(fā)送。其中，子幀1的頁面1～10的低150bit信息，子幀4的頁面1～6，以及子幀5的頁面14～34、頁面74～94和頁面103～120為預(yù)留信息。

俄羅斯GLONASS導(dǎo)航星座示意圖

GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文

GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文依據(jù)規(guī)定的格式構(gòu)成主幀，并以50bit/s的速率發(fā)送給用戶。每個(gè)主幀有1500bit的數(shù)據(jù)，并分成5個(gè)子幀，每個(gè)子幀有10個(gè)字，每個(gè)字30bit。各子幀的第1個(gè)字均為遙測字，以此作為捕獲導(dǎo)航電文的前導(dǎo)同步信號；第2個(gè)字為握手字，用于捕獲P碼的Z計(jì)數(shù)；5個(gè)子幀的其余字構(gòu)成3個(gè)數(shù)據(jù)塊。其中，第Ⅰ數(shù)據(jù)塊包括衛(wèi)星鐘差參數(shù)、GPS周數(shù)、衛(wèi)星工作狀態(tài)、衛(wèi)星時(shí)鐘數(shù)據(jù)參考?xì)v元、衛(wèi)星時(shí)鐘數(shù)據(jù)齡期和設(shè)備延遲參數(shù)等信息，位于第1子幀；第Ⅱ數(shù)據(jù)塊向用戶提供衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)，即衛(wèi)星星歷，用于計(jì)算GPS衛(wèi)星的瞬時(shí)位置及速度，位于第2、3子幀；第Ⅲ數(shù)據(jù)塊主要包括衛(wèi)星歷書、電離層延遲改正參數(shù)和UTC時(shí)間改正參數(shù)等信息，位于第4、5子幀。記載全部衛(wèi)星的歷書多達(dá)25頁，需要12.5min才能傳輸完畢。

GPS系統(tǒng)是以開普勒軌道根數(shù)的形式播發(fā)導(dǎo)航星歷，星歷參數(shù)的時(shí)間間隔2h；依據(jù)開普勒軌道方程，并加入衛(wèi)星攝動(dòng)擬合參數(shù)，計(jì)算GPS衛(wèi)星在WGS－84坐標(biāo)系中的瞬時(shí)位置。

GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航電文

美國GPS導(dǎo)航星座示意圖

GLONASS衛(wèi)星在標(biāo)準(zhǔn)測距碼和精密測距碼上分別調(diào)制了2種不同的導(dǎo)航電文。在標(biāo)準(zhǔn)測距碼上調(diào)制了1個(gè)超幀的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，1個(gè)超幀包含5個(gè)幀，每幀歷時(shí)30s；1個(gè)幀包含15串，1個(gè)串為100bit；1個(gè)串由導(dǎo)航數(shù)據(jù)和時(shí)間標(biāo)識(shí)組成。第1～5串為本星的星歷數(shù)據(jù)、幀頭對應(yīng)的時(shí)間標(biāo)識(shí)、衛(wèi)星健康標(biāo)識(shí)、鐘差參數(shù)和載波頻率與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差；第6～15串為星座全部衛(wèi)星的歷書信息。在精密測距碼上調(diào)制的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)較長，其1個(gè)超幀包含72幀，1個(gè)幀包含5個(gè)串，1個(gè)串為100bit，1個(gè)超幀數(shù)據(jù)需要12min才能傳輸完畢。

GLONASS系統(tǒng)是直接給出參考?xì)v元的衛(wèi)星位置、速度及日月對衛(wèi)星的攝動(dòng)加速度，星歷參數(shù)的時(shí)間間隔為30min；通常用4階的龍格-庫塔法進(jìn)行數(shù)值積分，得到GLONASS衛(wèi)星在PZ－90坐標(biāo)系中的瞬時(shí)位置。

6 結(jié)束語

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是國家空間基礎(chǔ)設(shè)施，是繼移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)之后，推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，正在給世界政治、軍事、科技帶來革命性的變化。ICD文件是研制導(dǎo)航用戶終端及芯片所必備的技術(shù)文件，而時(shí)間系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)、導(dǎo)航信號特征和導(dǎo)航電文格式是ICD文件的核心內(nèi)容，本文在解讀該文件相關(guān)技術(shù)概念和內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，通過對比分析“北斗”與GPS和GLONASS的差異，加深了對ICD文件的認(rèn)識(shí)和理解?！氨倍贰盜CD文件B1I信號1.0版的正式發(fā)布，必將加速推進(jìn)“北斗”系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化，帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)快速發(fā)展。