北斗shopex系统

北斗卫星导航系统公开服务性能规范(1.
0版)中国卫星导航系统管理办公室二〇一三年十二月2013中国卫星导航系统管理办公室iBDS-OS-PS-1.
02013-12引言北斗卫星导航系统空间星座由35颗卫星组成,可为全球各类用户提供公开服务.
系统于2012年12月27日完成区域阶段部署,可为亚太大部分地区提供公开服务.
本规范规定了现阶段的北斗卫星导航系统公开服务性能.
.
2013中国卫星导航系统管理办公室IBDS-OS-PS-1.
02013-12目录1范围.
12引用文件.
23术语和定义、缩略语.
33.
1术语和定义.
33.
2缩略语.
34北斗系统概述.
44.
1空间段.
44.
2地面控制段.
44.
3用户段.
54.
4北斗系统公开服务区.
55北斗系统空间信号特征.
75.
1空间信号接口特征.
75.
1.
1空间信号射频特征.
75.
1.
2导航电文特征.
75.
2空间信号性能特征.
85.
2.
1空间信号覆盖范围.
85.
2.
2空间信号精度.
85.
2.
3空间信号连续性.
95.
2.
4空间信号可用性.
96北斗系统服务性能特征.
106.
1用户使用条件.
106.
2服务精度.
106.
3服务可用性.
107北斗系统公开服务空间信号性能指标.
127.
1空间信号覆盖范围指标.
127.
2空间信号精度指标.
127.
2.
1空间信号URE精度指标.
127.
2.
2空间信号URRE精度指标127.
2.
3空间信号URAE精度指标.
137.
2.
4空间信号UTCOE精度指标.
137.
3空间信号连续性指标.
147.
4空间信号可用性指标.
148北斗系统公开服务性能指标.
158.
1服务精度指标.
158.
2服务可用性指标.
158.
2.
1PDOP可用性指标.
158.
2.
2定位服务可用性指标.
159其他说明.
172013中国卫星导航系统管理办公室IIBDS-OS-PS-1.
02013-12图目录图1北斗系统星座示意图.
4图2北斗系统服务区示意图.
6图3北斗系统服务区示意图(局部放大图)6表目录表1北斗系统公开服务空间信号(单星)覆盖范围指标.
12表2北斗系统公开服务空间信号URE精度指标.
12表3北斗系统公开服务空间信号URRE精度指标13表4北斗系统公开服务空间信号URAE精度指标13表5北斗系统公开服务空间信号UTCOE精度指标.
14表6北斗系统公开服务空间信号连续性指标.
14表7北斗系统公开服务空间信号可用性指标.
14表8北斗系统服务区内公开服务定位/测速/授时精度指标.
15表9北斗系统服务区内公开服务PDOP可用性指标.
15表10北斗系统服务区内公开服务定位服务可用性指标.
162013中国卫星导航系统管理办公室1BDS-OS-PS-1.
02013-121范围本规范规定了北斗卫星导航系统区域阶段公开服务B1I信号性能.
2013中国卫星导航系统管理办公室2BDS-OS-PS-1.
02013-122引用文件BDS-SIS-ICD-2.
0北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件公开服务信号(2.
0版)2013中国卫星导航系统管理办公室3BDS-OS-PS-1.
02013-123术语和定义、缩略语3.
1术语和定义北斗卫星导航系统公开服务利用北斗卫星导航系统播发的公开服务信号,来确定用户位置、速度、时间的无线电导航服务.
3.
2缩略语下列缩略语适用于本文件.
BDS——BeiDouNavigationSatelliteSystem,北斗卫星导航系统,简称北斗系统;BDT——BeiDouNavigationSatelliteSystemTime,北斗时;CGCS2000——ChinaGeodeticCoordinateSystem2000,2000中国大地坐标系;GEO——GeostationaryEarthOrbit,地球静止轨道;ICD——InterfaceControlDocument,接口控制文件;IGSO——InclinedGeosynchronousOrbit,倾斜地球同步轨道;MEO——MediumEarthOrbit,中圆地球轨道;NAV——Navigation(asin"NAVdata"or"NAVmessage"),导航;OS——OpenService,公开服务;RF——RadioFrequency,射频;PDOP——PositionDilutionOfPrecision,位置精度因子;SIS——SignalInSpace,空间信号;TGD——TimeCorrectionofGroupDelay,群延迟时间改正;URAE——UserRangeAccelerationError,用户距离误差的二阶导数;URE——UserRangeError,用户距离误差;URRE——UserRangeRateError,用户距离误差的一阶导数;UTC——UniversalTimeCoordinated,协调世界时;2013中国卫星导航系统管理办公室4BDS-OS-PS-1.
02013-12UTCOE——UTCOffsetError,协调时间时偏差误差.
4北斗系统概述北斗系统基本组成包括:空间段、地面控制段和用户段.
4.
1空间段北斗系统目前在轨工作卫星有5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO卫星.
星座组成如图1所示.
相应的位置为:GEO卫星的轨道高度为35786km,分别定点于东经58.
75度、80度、110.
5度、140度和160度.
IGSO卫星的轨道高度为35786km,轨道倾角为55度,分布在三个轨道面内,升交点赤经分别相差120度,其中三颗卫星的星下点轨迹重合,交叉点经度为东经118度,其余两颗卫星星下点轨迹重合,交叉点经度为东经95度.
MEO卫星轨道高度为21528km,轨道倾角为55度,回归周期为7天13圈,相位从Walker24/3/1星座中选择,第一轨道面升交点赤经为0度.
四颗MEO卫星位于第一轨道面7、8相位、第二轨道面3、4相位.
图1北斗系统星座示意图4.
2地面控制段地面控制段负责系统导航任务的运行控制,主要由主控站、时间同步/注入站、2013中国卫星导航系统管理办公室5BDS-OS-PS-1.
02013-12监测站等组成.
主控站是北斗系统的运行控制中心,主要任务包括:a)收集各时间同步/注入站、监测站的导航信号监测数据,进行数据处理,生成导航电文等;b)负责任务规划与调度和系统运行管理与控制;c)负责星地时间观测比对,向卫星注入导航电文参数;d)卫星有效载荷监测和异常情况分析等.
时间同步/注入站主要负责完成星地时间同步测量,向卫星注入导航电文参数.
监测站对卫星导航信号进行连续观测,为主控站提供实时观测数据.
4.
3用户段多种类型的北斗用户终端,包括与其他导航系统兼容的终端.
4.
4北斗系统公开服务区北斗系统公开服务区指满足水平和垂直定位精度优于10m(置信度95%)的服务范围.
北斗系统已实现区域服务能力,现阶段可以连续提供公开服务的区域如图2和图3所示,包括55°S~55°N,70°E~150°E的大部分区域.
2013中国卫星导航系统管理办公室6BDS-OS-PS-1.
02013-12图2北斗系统服务区示意图图3北斗系统服务区示意图(局部放大图)2013中国卫星导航系统管理办公室7BDS-OS-PS-1.
02013-125北斗系统空间信号特征5.
1空间信号接口特征5.
1.
1空间信号射频特征北斗系统采用右旋圆极化(RHCP)L波段信号.
B1频点的标称频率为1561.
098MHz,卫星发射信号采用正交相移键控(QPSK)调制,其他信息详见BDS-SIS-ICD-2.
0的规定.
5.
1.
2导航电文特征5.
1.
2.
1导航电文构成根据信息速率和结构不同,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,D2导航电文速率为500bps.
MEO/IGSO卫星播发D1导航电文,GEO卫星播发D2导航电文.
D1导航电文以超帧结构播发.
每个超帧由24个主帧组成,每个主帧由5个子帧组成,每个子帧由10个字组成,整个D1导航电文传送完毕需要12分钟.
其中,子帧1至子帧3播发本星基本导航信息;子帧4的1~24页面和子帧5的1~10页面播发全部卫星历书信息及与其它系统时间同步信息.
D2导航电文以超帧结构播发.
每个超帧由120个主帧组成,每个主帧由5个子帧组成,每个子帧由10个字组成,整个D2导航电文传送完毕需要6分钟.
其中,子帧1播发本星基本导航信息,子帧5播发全部卫星的历书信息与其它系统时间同步信息.
卫星导航电文的正常更新周期为1小时.
导航信息帧格式详细参见BDS-SIS-ICD-2.
0的规定.
5.
1.
2.
2公开服务导航电文信息公开服务导航电文信息主要包含:a)卫星星历参数;2013中国卫星导航系统管理办公室8BDS-OS-PS-1.
02013-12b)卫星钟差参数;c)电离层延迟模型改正参数;d)卫星健康状态;e)用户距离精度指数;f)星座状况(历书信息)等.
导航信息详细内容参见BDS-SIS-ICD-2.
0的规定.
5.
2空间信号性能特征5.
2.
1空间信号覆盖范围北斗系统公开服务空间信号覆盖范围用单星覆盖范围表示.
单星覆盖范围是指从卫星轨道位置可见的地球表面及其向空中扩展1000公里高度的近地区域.
5.
2.
2空间信号精度空间信号精度采用误差的统计量描述,即:任意健康的卫星在正常运行条件下的误差统计值(95%置信度).
空间信号精度主要包括四个参数:a)用户距离误差(URE);b)URE的变化率(URRE);c)URRE的变化率(URAE);d)协调世界时偏差误差(UTCOE).
5.
2.
2.
1空间信号URE北斗系统公开服务空间信号URE采用空间信号瞬时URE的统计值表示.
空间信号瞬时URE是指在不包含用户接收机钟差和测量误差的情况下,实际观测卫星空间信号所得到的伪距值与采用导航电文参数所得到的伪距值之差.
空间信号瞬时URE仅考虑与北斗空间段与地面控制段相关的误差(不包括对流层延迟补偿误差、多径及接收机噪声等与用户段相关的误差).
2013中国卫星导航系统管理办公室9BDS-OS-PS-1.
02013-125.
2.
2.
2空间信号URRE北斗系统公开服务空间信号URRE是指用户距离误差对时间的一阶导数.
5.
2.
2.
3空间信号URAE北斗系统公开服务空间信号URAE是指用户距离误差对时间的二阶导数.
5.
2.
2.
4空间信号UTCOE北斗系统公开服务空间信号UTCOE是指北斗时与协调世界时的偏差的精度.
北斗时与UTC保持在100ns以内.
5.
2.
3空间信号连续性北斗系统公开服务空间信号连续性是指一个健康的公开服务空间信号能在规定时间段内不发生非计划中断而持续工作的概率.
空间信号连续性与非计划中断密切相关.
5.
2.
4空间信号可用性北斗系统公开服务空间信号可用性采用单星可用性表示.
单星可用性是指北斗星座中规定轨道位置上的卫星提供健康空间信号的概率.
2013中国卫星导航系统管理办公室10BDS-OS-PS-1.
02013-126北斗系统服务性能特征6.
1用户使用条件本规范中的定位、测速和授时等性能指标是基于规定用户条件提出的.
该用户条件大致如下:a)用户接收机符合BDS-SIS-ICD-2.
0的相关技术要求:用户接收机可以跟踪和正确处理公开服务信号,进行定位、测速或授时解算;b)截止高度角为10°;c)在CGCS2000坐标系中完成卫星位置和几何距离的计算;d)仅考虑与空间段和地面控制段相关的误差,包括卫星轨道误差、卫星钟差和TGD误差.
6.
2服务精度北斗系统公开服务的服务精度包括定位、测速和授时精度.
定位精度指在规定用户条件下,北斗系统提供给用户的位置与用户的真实位置之差的统计值,包括水平定位精度和垂直定位精度.
测速精度指在规定用户条件下,北斗系统提供给用户的速度与用户真实速度之差的统计值.
授时精度指在规定用户条件下,北斗系统提供给用户的时间与UTC之差的统计值.
6.
3服务可用性服务可用性指可服务时间与期望服务时间之比.
可服务时间是指在给定区域内服务精度满足规定性能标准的时间.
北斗系统公开服务的服务可用性包括PDOP可用性和定位服务可用性.
PDOP可用性指规定时间内,规定条件下,规定服务区内PDOP值满足PDOP限值要求的时间百分比.
定位服务可用性指规定时间内,规定条件下,规定服务区内水平和垂直定位精2013中国卫星导航系统管理办公室11BDS-OS-PS-1.
02013-12度值满足定位精度限值要求的时间百分比.
2013中国卫星导航系统管理办公室12BDS-OS-PS-1.
02013-127北斗系统公开服务空间信号性能指标7.
1空间信号覆盖范围指标北斗系统公开服务空间信号覆盖范围指标如表1所示.
表1北斗系统公开服务空间信号(单星)覆盖范围指标卫星类型覆盖范围指标GEO/IGSO/MEO卫星覆球范围内(高度1000km)100%;用户最低接收功率大于-161dBW.
7.
2空间信号精度指标7.
2.
1空间信号URE精度指标北斗系统公开服务空间信号URE的精度指标如表2所示.
表2北斗系统公开服务空间信号URE精度指标卫星类型空间信号精度参考指标(95%置信度)约束条件GEO/IGSO/MEOURE≤2.
5m公开服务健康空间信号;忽略单频电离层延迟模型误差.
注:MEO卫星在刚进入服务区可视范围内时,导航信息注入更新前,空间信号精度由于数据龄期较长可能发生衰减,建议使用注入更新后的导航信息.
7.
2.
2空间信号URRE精度指标北斗系统公开服务空间信号URRE的精度指标如表3所示.
2013中国卫星导航系统管理办公室13BDS-OS-PS-1.
02013-12表3北斗系统公开服务空间信号URRE精度指标卫星类型空间信号精度参考指标(95%置信度)约束条件GEO/IGSO/MEOURRE≤0.
006m/s公开服务健康空间信号;排除单频电离层延迟模型误差;排除导航数据切换带来的伪距阶跳对URRE的影响.
7.
2.
3空间信号URAE精度指标北斗系统公开服务空间信号URAE的精度指标如表4所示.
表4北斗系统公开服务空间信号URAE精度指标卫星类型空间信号精度参考指标(95%置信度)约束条件GEO/IGSO/MEOURAE≤0.
002m/s2公开服务健康空间信号;排除单频电离层延迟模型误差;排除导航数据切换带来的伪距阶跳对URAE的影响.
7.
2.
4空间信号UTCOE精度指标北斗系统公开服务空间信号UTCOE的精度指标如表5所示.
2013中国卫星导航系统管理办公室14BDS-OS-PS-1.
02013-12表5北斗系统公开服务空间信号UTCOE精度指标卫星类型空间信号精度参考指标(95%置信度)约束条件GEO/IGSO/MEOUTCOE≤2ns公开服务健康空间信号.
7.
3空间信号连续性指标北斗系统公开服务空间信号连续性指标如表6所示.
表6北斗系统公开服务空间信号连续性指标卫星类型空间信号连续性参考指标约束条件GEO≥0.
995/h假设每一小时开始时空间信号可用;统计每类在轨运行卫星的年统计值.
IGSO≥0.
995/hMEO≥0.
994/h7.
4空间信号可用性指标北斗系统公开服务空间信号可用性指标如表7所示.
表7北斗系统公开服务空间信号可用性指标卫星类型空间信号可用性参考指标约束条件GEO≥0.
98统计每类在轨运行卫星的年统计值.
IGSO≥0.
98MEO≥0.
912013中国卫星导航系统管理办公室15BDS-OS-PS-1.
02013-128北斗系统公开服务性能指标8.
1服务精度指标北斗系统服务区内公开服务定位/测速/授时精度指标如表8所示.
表8北斗系统服务区内公开服务定位/测速/授时精度指标服务精度参考指标(95%置信度)约束条件定位精度水平≤10m服务区任意点24小时的定位/测速/授时误差的统计值.
垂直≤10m测速精度≤0.
2m/s授时精度(多星解)≤50ns8.
2服务可用性指标8.
2.
1PDOP可用性指标北斗系统服务区内公开服务PDOP可用性指标如表9所示.
表9北斗系统服务区内公开服务PDOP可用性指标服务可用性参考指标约束条件PDOP可用性≥0.
98PDOP≤6;服务区任意点,任意24小时.
8.
2.
2定位服务可用性指标北斗系统服务区内公开服务定位服务可用性指标如表10所示.
2013中国卫星导航系统管理办公室16BDS-OS-PS-1.
02013-12表10北斗系统服务区内公开服务定位服务可用性指标服务可用性参考指标约束条件定位服务可用性≥0.
95水平定位精度优于10m(95%置信度);垂直定位精度优于10m(95%置信度);规定用户条件下的定位解算;服务区任意点,任意24小时.
2013中国卫星导航系统管理办公室17BDS-OS-PS-1.
02013-129其他说明目前,北斗系统除在上述服务区提供相应指标的服务外,还可在55°S~55°N,55°E~160°E的大部分区域内提供不低于水平和垂直定位精度为20m的导航服务,以及在55°S~55°N,40°E~180°E的大部分区域内提供不低于水平和垂直定位精度为30m的导航服务.
离开服务区越远的用户,精度越低,可用性也随之下降.