GB T 17424-1998 差分全球定位系统(DGPS)技术要求.pdf

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1、GB/T 17424-1998前言全球定位系统(GPs)是当代世界上最先进的定位导航系统，它是一种全球、全天候、实时连续、高精度、多功能的卫星定位导航系统。差分全球定位系统(DGPS)是以某已知点作为基准点，基准点的GPS接收机连续接收GPS信号，并与已知的位置进行比较，确定当时误差的伪距修正值，将这些修正值通过无线电台播发，用户接收修正值来校正GPS信号提高定位精度。它不仅能在所有重要港口及近港水域向航海人员提供高精度的导航服务，同时还在飞机、车辆导航定位，空港、城市交通管制、船舶交通管理、海洋物探与航道测量等诸多领域得到了广泛应用。在国外，如欧美沿海，现已建成数十座差分全球定位系统，专门用

2、户的DGPS则更普遍。国内也已建成几座小服务范围的系统，当前正在沿海建设DGPS网和各种专用系统，发展非常迅速为了规范DGPS的发展，保证该技术的正常使用，有关国际组织相继制定了DGPS的技术规范，如海运事业无线电技术委员会(RTCM )104委员会推荐的DGPS数据格式标准、国际电信联盟无线电通信部门(ITU-RM) 823建议利用航海无线电信标为全球导航卫星系统(GLASS)发射差分信号的技术特征和国际航标协会(UALA )关于全球差分卫星导航系统规划的通函等等。在这种形势下，为保证DGPS技术在我国的正常使用和健康发展，促进其更好地与国际接轨，特制定本标准。在标准的制定过程中，充分考虑到

3、国内的实际情况，并结合了以往工作的经验，以确保标准的切实可行性本标准由中华人民共和国交通部提出。本标准由全国导航设备标准化技术委员会归口。本标准由交通部上海船舶运输科学研究所负责起草。本标准主要起草人:杨秉曦、尤秉章飞尤现玲。中华人民共和国国家标准差分全球定位系统(DGPS)技术要求GB/T 17424一1998Technical requirements of differential global positioning system范围本标准规定了差分全球定位系统(DGPS)的一般要求，播发的电文内容与信号格式，发射特性、接收机性能要求等。本标准适用于水上DGPS播发台和DGPS接收台的

4、设计、研制和使用，对其他DGPS播发业务也适用。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修改，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T 15527-1995船用全球定位系统(GPS)接收机通用技术条件国际电信联盟无线电通信部门(ITU-RM) 823建议利用航海无线电信标为全球导航卫星系统(GNSS)发射差分信号的技术特征海运事业无线电技术委员会推荐的RTCM-SC104 (2. 1版)建议DGPS数据格式国际航标协会(IALA)关于全球差分卫星导航系统规划的通函3外语缩写3. 1 DGPSdif

5、ferential global positioning system，差分全球定位系统3.2 I1DOPhorizontal dilution of precision，水平位置精度系数。3.3 PRCpseudo range corrections，伪距修正值。3.4 RRCrange-rate corrections.距离变化率修正值。3. 5 SAselective availability，选择可用性。3.6 UDREuser differential. range error，用户差分距离误差。3.7 WGS-84world geodetic system，全球大地坐标系。国家质f

6、技术监誓局1998一07一05批准1999一05一01实施GB/c 17424一19984一般要求4. 1 DGPS的组成DGPS由差分数据播发台、DGPS接收台和导航卫星构成4.1.1差分数据播发台最少要求设1座基准台和1座无线电发射台，宜再设1座监测台。较完善的系统设2个以上的基准台和发射台，并有控制中心构成交叉覆盖的DGPS网4.1.2 DGPS接收台由1台GPS接收机，1台差分数据接收机及各自的天线组成，也可配置微型计算机、打印机及其他显示终端设备。4.2 DGPS播发台台址选择原则DGPS播发台台址选择按下列原则:a)地理位置:播发台的地理位置应该设在DGPS服务范围的中心，最好是设

7、在主要服务区域的附近;b)地形条件:台址地势应高，以增加天线的有效高度，提高有效通信距离;c)电磁环境:台址附近的工、科、医电磁干扰或其他通信、导航无线电设备的干扰应小，自然环境的噪声应小;基准台GPS接收机应避免多径干扰;d)监测台宜设在行政管理部门所在地的值班室，并能对基准台遥控遥测;e)台址选择应综合考虑上述原则，应尽可能利用原有的站址、房屋、铁塔、电源、生活设施和管理人员，同时尽可能选择生活、交通条件均方便的站址。4.3基准台GPS接收机技术要求接收频率:Ll 1575.42 MHz;接收通道数:不少于6通道，使用能连续跟踪10颗以上卫星的多通道连续接收机;跟踪方式:C/A码相位跟踪和

8、载波相位辅助跟踪;接收灵敏度:一135 dBm;工作方式:差分工作方式;卫星识别:0-37;定位算法:视界卫星;卫星掩角:7030“;电离层改正:不改正;夭线高度:固定高度;位置:固定位置，识别号:三位数;数据延时:播发伪距修正值的延迟时间可调;日历状态电文:根据变化输出;星历数据电文:根据变化输出。4.4 DGPS主要技术要求4.4.1 DGPS在覆盖范围内的定位误差应小于10 m(2 drms)4.4.2系统向用户提供差分信息的更新间隔1-5 s.4.4.3 DGPS宜采用全球大地坐标系WGS-84，并发布WGS-84与1954北京坐标系(BJS-54)之间的转换值。4.4.4 DGPS应

9、采用北京时间。4.4.5 DGPS应公布该系统的服务范围，各区域的定位精度。4.4.6 DGPS建成后，应公布差分全球定位系统台站表，见表1标称距离可以根据实际场强测定确定，也可根据计算出的覆盖图给出，计算方法可用国际航标协会GB/T 17424-1998UALA)规划方式计算。表1差分全球定位系统台站表国家:中国台站名标 识别码基准台发射台地理位置(经纬度)标称距离，)信号强度l 20 p V /m 1km距离2)14 4 H-k fk、20kV/m 7km运行日期播发电文类型频率波特率说明1)本表所给出的标称距离表示差分全球定位系统可靠工作距离。2)在无线电噪声良好的条件下，性能优良、安装

10、适宜的接收机可获得本表所给信号强度为20 IN/.时的距离5电文内容与信号格式电文格式采用海运事业无线电技术委员会RTCM-SC104 (2. 1版)建议的DGPS数据格式标准和国际电信联盟无线电通信部门(ITU-RM) 823建议利用航海无线电信标为全球导航卫星系统(GNSS)发射差分信号的技术特征的相关规定。5.1通用电文格式5.1.1每帧电文由若干个30 bit的字组成，每帧必须由两个标准电文字头开始。因此，每帧含有N十2个字，N个字为电文数据，通用电文的格式见图1，其中电文数据可由多种类型的电文组合而成。每一帧电文的第一个字LSR MSR前导。IL toI。电文类型(帧标志)基准台识别

11、奇偶校验改进2计数I帧长度1台站状态奇偶校验I!I字1字2字3字N+2图1通用电文格式Ga/T 17424-19985.1.2每帧电文的长度随电文类型而不同，也随基准台可见范围内的卫星数量而改变，其数值在。一31之间5.1.3电文字头的两个字包含下列内容:a)字1:固定的前导序文8 bit电文类型识别标志6 bit基准台识别标志10 bit奇偶校验6 bitb)字2:5.1.41 h,5.1.55.1.6改进的z计数定时数据13 bit序号3 bit电文帧长度:N+2 5 bit台站工作状态3 bit奇偶校验6 bit改进的z计数取自原GPS卫星电文中，它可将分辨率从6s改进到。. 6 s的等

12、级，其范围仅为接收机帧同步是用递增序号来检验电文帧同步，以后由帧长度数来确定帧的起始位置电文类型由电文字头中字1的第9-14 bit表示。DGPS电文类型共有16种电文可以使用，其中11种已作了定义，另外保留了两种用于特殊用途。各种类型电文，见表2,表2电文类型类型号电文类型一电文类型12345678差分修正么差分修正基准台参数载波相位星座状态空帧信标台历书伪卫星星历一高速率差分修正P码差分修正(保留)C/A码L, , L,差分校正(保留)工作状态未定义未定义未定义专用电文注:电文类型的选取根据各自的需要而定，RTCM SCI 04(2. 1版)选定播发1PS的数据的电文类型宜为1,3,5,6

13、.7,9或16,5. 1. 7 DGPS基准台工作状态用字2中的第22-24 bit表示，其真值与所表示的台站状态见表3所T0表3电文字头台站状态真值表示含意111110101100011010001000不正常广播不受监测广播UDRE和比例因子=0. 10UDRE和比例因子二0. 20UDRE和比例因子=0.30UDRE和比例因子=0. 50UDRE和比例因子=0.75UDRE和比例因子=1.00GB/T 17424一19985.2电文类型1电文类型1播发伪距和距离变化率的修正值，又称差分修正电文，是主要的电文。在无选择可用性(SA)以后只用此类型电文。5.2.1电文类型1的格式电文类型1格

14、式，见图2，比例因子UDRE卫星识别伪距修io奇偶控验磊8134181 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30_比例因子距离变化率修了 ,数据发布UDRE卫星识别奇偶校脸急9144191 2 3 4 5 67 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 2R 29 30蕊1015420比例因子数据发布卫星识别伪距修记r 高位)奇俩校脸熟1116 4211 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1

15、3 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30愁1217422字N+2N=1,4,7或O字N+2N=2,5,8或11)二进制数1000 0000 0000 0000表示出现错误，用户设备应立即停止使用该卫星2)二进制数1000 0000表示出现错误，用户设备应立即停止使用该卫星。图2电文类型1的格式2了4GB/T 17424-19985.2.2电文类型1的内容电文类型1内容，见表45.2.3电文类型1的差分修正计算用电文类型1的参数对由接收机测得的卫星伪距差分修正计算如下:PR (t)二PR-4。la差分误差值2 m1。差分误差值1ml

16、a差分误差值。.smla差分误差值。.sm5.3电文类型3电文类型3用于播发基准台的辅助信息，又称基准台参数电文，是具有固定长度的电文电文类型3的格式，见图3,Gs/r 17424-1998X困件叮件的于渊全班布潺彩照布翻举醒布翻擎琴布田N旧闪呼N怂翱闪改TNO洲自1咙卜gT旧1二们1训1窝01合，镖月们闪NN一闪0囚价尸乏卜一位1的1分1巴囚1:0一军到12目目国拭李名的酬料拟留们画。哥鬓求坦彰兴圆摹峭朱么吩鉴刹啼田。长习盯摒叶叩叨曰毕要帐侧国5芝国明月鉴奢卜协阁二鞍鉴圳1习鸽国习闰仇阅卜州邺)返洲一卜国.国的1寸1们一闪1叫101让一国的芝0，仍，沈因卜2。叫。囚甲N帅N闪zlzoN。1刃

17、洲卜1。1的1甲1一泛日阵1-10卜以垢洲一袱闷阁曰国闰卜的卜。扫衰裤举醒四叭 坦谈仲顺嗯一国的芝恒别姐把瑚们么0暇铸国口国9出叮川议对民月鞘鉴剖次认目0阁闪l国的，一匀卜9比呻阅囚1国的芝276GB/r 17424-19985.4电文类型5电文类型5播发在基准台所能观测到的卫星工作状态和即将进入基准台可见范围内的下一颗卫星的估计状态，又称为星座工作状态电文。电文内容应有:a)卫星识别;b)数据状态:由UPS卫星电文提供的8位历书状态中的最高3位有效位为状态字;c)载波噪声密度比(C/No)是正被跟踪的卫星的载波信号值(或强度)与噪声估计值之比;d)卫星状态标志:指示卫星健康使能、有新的导航数

18、据和卫星丢失的告警;e)卫星工作不正常的时间。电文类型5的格式见图40保留位数据发布链健康使能厂OT嘿蹂告，卫星数据状石小良状态111空位奇偶校验!字2十入持续时1可，I.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30图4电文类型5的格式5.5电文类型6电文类型6不含参数当基准台没有其他电文发送时，或者为了使电文与某指定码元同步时，发射电文类型6。电文类型6必须有通用电文中的电文字头的两个字。电文数字N为。或1，取决于电文同步过程中需要的字为偶或是奇数个，如果N=1，其余的24 b

19、it由交替的1和。填满。奇偶照常校验。5.6电文类型7电文类型7发射两座或相邻几座无线电信标发射台网的位置、频率、工作范围及状况信息，又称信标历书电文。电文类型7的格式见图5,GB/r 17424-1998奇偶校验度日经搞9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30信标范围奇偶(低位)校验字、2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30状态广播台识别奇偶校验，51 2 3 4 5 6 7 8 926 2

20、7 28 29 30广播台编码同步方式(置1)调翩方式置0)广播比特率图5电文类型7的格式5.了电文类型9电文类型9是用于高速率播发卫星的伪距修正值和伪距变化率修正值的专用电文，称为高速率差分修正电文。电文类型9的内容和格式与电文类型1相同。5.7.1电文类型9-3电文类型9-3的每一帧播发三颗卫星的修正值，传输速度是200 bit/s，或100 bit/so5.7.2电文类型9-1电文类型9-1的每一帧播发一颗卫星的修正值，传输速率是50 bit/s，又称“单星电文”5.8电文类型16电文类型16播发本站DGPS业务工作状态的信息，也播发相邻DGPS区域DGPS服务中断信息5.8.1电文类型

21、16的格式电文类型16的格式见图6所示，它表示播发“QUICK”的方法。5.8.2电文类型16用的文种电文类型16用英文广播，也可用本国文种，但必须使用ASC n码.可打印。GB/e 17424-1998砰采渊擎醒布笑训卜议戈N卜卜翻拿哄布0-0一0华探娜霓拭寒名写酬拟材钾6洲戈1卜州-19画.义妞长fl;0一0-110-1-一0-0一0一0一1-00-10-1一0-1-0-0-c国试1公一，决0过。章锁神李喇一国的曰划最神帼嗜1国切居比闪L0一-0山的芝279GD/T 17424一19986电文编制与播发6. 1主要电文类型6门.，播发电文类型电文类型1或，是播发伪距修正值的电文，是随时播发

22、的主要电文宜播发电文类型9，在选择可用性关闭后，可用电文类型1e6.1.2电文类型9的编制被播发的所有卫星的修正值编排为3颗卫星一组.不足3颗星的修正值编入另一组电文中。6.1.3播发更新间隔电文类型1或9的播发更新间隔在1-5 se6.1.4电文应连续、同步播发，最高有效位先播发6.2电文类型3播发每半小时播发1次。6. 3电文类型5播发通知用户，一颗以前被导航电文认可不能使用的卫星，现在可用于DGPS导航了，在整点第5 min发射该电文，以后每15 min播发1次。6.4电文类型7播发每隔10 min播发1次。6.5电文类型16播发只要认为有必要时就可播发。但是，在播发电文类型3,5,7之

23、前后90 s内不得播发，电文类型16的播发时间间隔不得小于3 mine7航海无线电信标DGPS发射特性了门工作频率DGPS使用航海无线电信标用283. 5-325. 0 kH:的频率发射。无线电信标用主载波(F,，在整数频点上)播发指向标信号，用副载波(F:十500 Hz)播发DGPS修正值和辅助信息。72频率容差载波的频率精度保持在士6 ppm之间(例如:315 kHz的频率误差为士2 Hz)7.3相位噪声频率偏移10 Hz时，每一频段的单边带相位噪声应低于一80 dB/Hz,7.4杂散输出杂散输出应低于一60 a8,7.5同步类型电文以同步方式播发。7.6伪距修正值(PRC)延迟时间播发修

24、正值的平均延迟时间应小于。.25 s了.了调制方式采用最小频移键控(MSK)调制，是一种连续的相位、频移键控(CPFSK)调制。在1 bit时间内，载波相位相对前1 bit相移滞后90,，表示逻辑。;超前900,表示逻辑1,了.8发射类别发射类别为调相单信道数据传输(GID)79传送速率200 bit/x,100 bit/s、和50 bit/s，以传送电文类型而定GS/T 17424-19987门0频率保护比接收DGPS的频率保护比，见表60表6频率保护比频率间隔kHz保护比dB有用信号DGPS(a D)DGPS(G1D)布几扰信号RR(AIA)DGPS(61D)O0.51.1.52.0152

25、5一4550一5515一22一36一42一477.11最小场强DGPS信号最小场强为75 kV/m7门2台站识别码DGPS播发采用两类识别码:基准台识别码用来表示获得修正值的位置，编入所有发射电文的电文字头我国的基准台识别码为600-659;发射台识别码用来表示发射修正值的台站，编入电文类型7。我国的发射台识别码为6006297.13告警7.13.1故障告警基准台故障、在播发的数据里缺少修正值数据，或者没有任何电文播发，可以播发电文类型6，指示该信标台不能使用，或播发单音频信号。7.13.2停机告警发射台停机由邻近信标台播发电文类型16告知用户。7.13.3超出保护极限告警超出保护极限必须给用

26、户告瞥，报警时间是检测出超越保护极限的极限值到用户设备收到广播告警的时间，见表7表7报警时间传输速率bit/,报警时间S200100502487.13. 4伪距有误告警某颗卫星伪距修正值有误差，必须给用户告警，告警是把伪距修正值(第9-24 bit)置成二进制数1000 0000 0000 0000或把第17-24 bit置成1000 0000了13.5未监测告警监测站未监测时必须给用户告警，报警是在电文字头台站状态的三位中置码为n。7门4可利用率了.14.1播发可利用率播发可利用率是在一个月的时间内，在额定输出功率，发射良好的伪距修正值的时间所占的百分GB/T 17424-1998比。播发可

27、利用率应为”.5%以上7. 14.2信号可利用率在船舶交通管理海域，可增加辅助监视，或被多个信标发射台的信号覆盖，信号可利用率大于播发可利用率。信号可利用率应为99. 7%以上7.14. 3用户可利用率用户可利用率是在覆盖范围内，可利用DGPS的时间比率因受大气噪声、用户设备影响，暂不作具体规定。8高频与甚高频无线电台发射特性8. 1 1二作频段高频段宜选1. 6-3.5 MHz,可用双频发射的频率分集方法甚高频段宜选92110 MHz132一150 MHz215一245 MHz450470 MHz929932 MHz宜选用数据传输频道。不宜用水上移动业务的无线电话156174 MHz频段播发

28、差分数据。宜用“播电台调频副载波播发差分数据。8.2无线电发射机的射频输出功率不应该超过已满足覆盖区域的技术条件和当地环境条件所提出的要求8.3调制方式音频MSK调制，二进制码元信息调制到:逻辑1:1 200 Hz土10o X1200 Hz或其他低频率;逻辑0: 1 800 Hz11 % X 1 800 Hz或其他高频率8.4传送速率高频:100 NO;甚高频:1 200 bit/s,8.5功耗与散热更新间隔1s时，发射机应为连续工作状态。一般无线电话通信机，更新间隔宜3-5 s，不宜1。8. 6调频广播副载波播发DGPS差分数据，对差分修正值进行编码、限带等信号变换，将处理的信号频谱移到57

29、 kHz副载波附近，在调频基带信号器中与调频立体声调制信号合成为调频基带信号，利用广播电台原有的调频发射机和发射天线播发调频信号a. 7调频广播副载波播发DGPS差分数据，宜采用电文类型9或1的内容和格式。不宜采用调频广播副载波数据广播系统编码，若用数据广播系统编码可以补位将信号变换，变成符合传输要求的差分修正值信号。88调频广播副载波发射特性副载波频率:57 kHz副载波频偏:4 kHz调制方式:2 PSK数据速率:1 187.5 bit/,时钟频率:1 187.5 HzGB/T 17424-19989 DGPS接收台9门DGPS接收机的技术指标DGPS接收机应满足GB/,r 15527的规

30、定接收频率:L1 1575.42 MHz接收灵敏度:一135 dBm接收通道;6跟踪方式:(刀A码相位跟踪和载波相位辅助跟踪工作方式:差分土作方式坐标系全球大地坐标系WGS-84,1954北京坐标系，或当地城市坐标系9.2 DGPS接收机的差分功能9.2门采用符合RS232C标准接口电平的RTCM SC 104(2-1版)格式的输入接1-:I或者具有DG PS丁-作能力的差分数据接收机。9.2.2对由于电磁干扰、多径效应、水平位置精度系数(HDOP )过大、伪距修正值(PRC)等待时问太长等致使UDRE值产生的变化，应具有位置的可信度的显示9.2. 3接收机在差分模式工作时.应具有差分模式的显

31、示，丢失旅分工作后，转为一般定位显%1t9.3信标差分数据接收机9.3门技术要求工作频段:283.5-325. 0 kHz频率步距取100 Hz灵敏度:5 FiV/m选择性:60 dB动态范围100 dB频率稳定度:100 X 10-传输速率:25,50,100和200 bits9.3.2信标差分数据接收机接收频率应自动选择、扫描接收最佳工作信标台9. 3. 3信标差分数据接收机具有工作状态显示，信号锁定9.34信标差分数据接收机可具备数据输出接口，用个人计算机显示信噪比、信号场强、数据的字错率9.刁高频、甚高频段差分数据接收机9.4,1无专用差分数据接收机时一般使用具有收发功能的无线电话通信机替代，数据信号由音频输出，解调出差分数据电性能要求与通信机相同。9.4.2高频可用双频工作，频率分集接收。9.4.3调频副载波差分数据接收机由调频广播接收机、解调器,75 kHz同步恢复器、解码器组成