GB T 19391-2003 全球定位系统(GPS)术语及定义.pdf
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1、GB/T 19391-2003 前言本标准由信息产业部提出。本标准由中国电子技术标准化研究所归口。本标准起草单位.中国电子技术标准化研究所、中国电子科技集团公司第二十研究所、中国科学院国家授时中心、中国地震局地震研究所。本标准主要起草人:陈倩、邱致相、周保军、王正明、赖锡安。GB/T 19391-2003 全球定位系统(GPS)术语及定义1 范围本标准规定了全球定位系统(GPS)常用术语及定义。本标准适用于GPS专业范围内的各种标准的制定、各类技术文件的编制,也适用于科研、教学等方面。2 通用术语2.1 全球定位系统global positioning system (GPS) 导航星navi
2、gation by satellite timing and ranging (NAVSTAR) 一种卫星导航定位系统。由空间段、地面控制段和用户段三部分组成,为全球用户提供实时的三维位置、速度和时间信息。包括主要为军用的精密定位服务(PPS)和民用的标准定位服务。PS)。2.2 全球导航卫星系统global navigation satelli胆system(GLONASS) 一种全球卫星导航定位系统。为全球用户提供实时的三维位置、速度和时间信息。包括军用和民用两种服务。2.3 2.4 伽利略系统Galileo system 一种民用全球卫星导航系统。全球导航卫星系统global navig
3、ation satellite system (GNSS) 由国际民航组织提出的概念。GNSS的最终目标是由多种民用卫星导航系统组成,向全球民间提供服务,并将由多国民间参与运行和控制的卫星导航系统。GNSS也己经为国际海事组织(IM)所接受。欧洲的GNSS计划分为两个阶段,即GNSS-l和GNSS-2,GNSS-l为EGNOS(欧洲地球静止轨道卫星导航重叠服务)系统,GNSS-2为Galileo(伽利略)系统。2.5 静地星/定位星系统Geostar /Locstar system 一种卫星定位系统,利用两颗地球轨道静止卫星双程测距而实现定位功能,兼有简短报文通信能力。2.6 2.7 海军导航
4、卫星系统navy navigation satellite system (NNSS) 子午仪Transit 是1960年由美国研制的卫星导航系统,为固定用户或低动态用户提供不连续定位信息。注已于1997年12月31日关闭。国际GPS动力学服务international GPS geodynamics service (lGS) 国际大地测量协会于1994年创立的国际GPS研究服务机构。它负责向世界各国的GPS用户提供精密的星历、地球旋转参数、全球GPS跟踪网数据等多种信息。GB/T 19391-2003 2.8 GPS空间段G PS space segment 指GPS的空间星座,它按设计由
5、分布在6个轨道平面上的24颗导航卫星组成,卫星向地球方向广播含有测距码和数据电文的导航信号。2.9 GPS地面控制段GPS ground control segment 指GPS的地面监测和控制系统,它包括主控站、卫星监测站和上行信息注入站(又称地面天线)以及把它们联系起来的数据通信网络。2.10 GPS用户段GPS user segment 指各种GPS用户终端,其主要功能是接收卫星信号,提供用户所需要的位置、速度和时间等信息。2.11 Block I,H,HA,HR,HR-M,HF,m卫星Block 1 , H H A, H R. H R-M. H F. msatellites 指GPS的
6、各代卫星的名称。Block1是原型卫星;BlockII和IIA是目前的基本工作卫星;Block IIR和IIR-M是正在发射的替补卫星;BlockII F是后继卫星.BlockIII是在规划中的2010年以后发射的卫星。2.12 伪卫星pseudolite 设立在地面上的GPS信号发射站,它发播与真实的GPS卫星相似的信号,可在近距离内起到和GPS卫星类间的作用。2.13 星历ephemeris 描述天体的空间位置的轨道参数。2.14 GPS卫星星历GPS satellite ephemeris GPS卫星星历一共包含16种数据,它们分别是历元、在历元上的6个卫星轨道参数以及用于在历元之后修正
7、轨道参数的9个系数。2.15 广播星历broadcast ephemeris 卫星播发的电文中所包含的本颗卫星的轨道参数或卫星的空间坐标。2.16 精密星历precise ephemeris 由若干个不属于GPS系统的卫星跟踪站获得的测量值,经事后处理计算出的卫星轨道参数,供事后精密定位使用。2.17 历书almanac GPS卫星电文中包含的所有在轨卫星的粗略轨道参数。2.18 载频L,、L1、Lscarrier L, ,L2 , L5 L,、L2为GPS卫星所发射信号的载频.L,为1575.42MHz, L,为1227.60 MHzo L5为GPS卫星将增发的民用信号的载频,预定为1176
8、.45MHz o 2.19 历元epoch GB/T 19391-2003 指一个时期和-个事件的起始时刻或者表示某个测量系统的参考日期。注2在GPS术语中两种概念都使用。2.20 伪随机噪声码pseudo random noise (PRN) code 种具有与臼噪声类似的自相关特性确定的码序列。GPS信号中采用了伪随机噪声编码技术,以产生码分多址(CDMA),直接序列扩频和伪距测量功能。2.21 粗/捕获码coarse/ acquisition code C/A码C/Acode 用于调和tlGPS卫星L,载频信号的民用伪随机码。2.22 精码precise code P码Pcode 曾经用
9、于调制GPS卫星L,和L2载频信号的伪随机码。2.23 P(Y)码P(Y)code Y码YcodeGPS卫星用于调制L,和L,载频信号的军用伪随机码,由P码与加密码W模2相加而成。由于Y码仍然保持着P码的码速率,因此也称作P(Y)码。2.24 精度因子dilution of pr,配ision(DOP) 描述卫星的几何位置对误差贡献的因子。GPS的误差为测距误差与精度因子之乘积。2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 几何精度因子geomelrical dilution of precision (GDOP) 表征卫星几何位置布局对GPS三维位置误差和时间误差综合
10、影响的精度因子。位置精度因子p倒itionaldilulion of precision (PDOP) 表征卫星几何位置布局对GPS三维位置精度影响的精度因子。高程精度因子vertical dilution of pr配ision(VDOP) 表征卫星几何位置布局对GPS高程定位精度影响的精度因子。平面位置精度因子horizonlal dilution of precision (HDOP) 表征卫星几何位置布局对GPS平面位置精度影响的精度因子。时间精度因子lime dilution of pr配ision(TDOP) 表征卫星几何位置布局对GPS时间精度影响的精度因子。捕获acquisit
11、ion 用户设备对接收到的GPS卫星信号完成码识别、码同步和载波相位同步的处理过程。重捕racquisition GPS接收机因信号遮挡等原因短时间失锁后重新捕获信号的过程,一般很快便能完成。GB/T 19391-2003 2.32 跟踪tracking 对捕获到的GPS卫星信号继续保持码同步和载波相位同步的过程。2.33 码相位跟踪code phase tracking GPS接收机通过对GPS卫星信号的C/A码或P(Y)码的码相位进行跟踪,以获得GPS伪距测量值的过程。2.34 载波相位跟踪carrier phase tracking GPS接收机通过对GPS卫星信号的载波相位的跟踪,以获
12、得载波相位测量值的过程。2.35 载波相位平滑carrier phase smoothing 在GPS接收机中利用积分载波相位测量值,以减小由码相位跟踪噪声造成的误差的方法。2.36 周跳cycle slips 在GPS接收机进行载波相位跟踪时,因某种原因产生的整数载波周期跳变。2.37 伪距pseudorange 由GPS接收机测出的卫星信号传播时间而计算出的卫星与接收天线相位中心间的距离。2.38 距离变化率range rate 用测量GPS卫星载波的多普勒频移求得的伪距变化的速率。2.39 选择可用性selective availability (SA) 是美国人为地将误差引人卫星时钟和
13、星历数据中,以降低GPS标准定位服务(SPS)精度的人为措施。注:该措施从1990年3月开始实施,2001年5月1日停止使用。2.40 完好性integrity 当无线电导航系统不应当用于导航时向用户及时发出警告(信息)的能力。GPS系统有一定的完好性措施,但对一些应用系统目前的完好性还不够。2.41 反欺骗anti-spoofing (A-S) GPS卫星信号中用加密码W与P码相叠加,使之变为Y码的措施,用于精密定位服务(PPS)。只有具有解密能力的接收机才能利用精密定位服务。2.42 2.43 2.44 标准定位服务standard positioning service (SPS) 由G
14、PS的C!A码所提供的公开的民用服务。精密定位服务precise positioning service (PPS) 由GPS的P(Y)码所提供的保密服务,仪供美国及其盟国军用或经特许的其他用户使用。接收机自主完好性监测receiver autonomous integrity monitoring (RAIM) GB/T 19391-2003 接收机利用冗余GPS卫星的伪距测量信息,以判定GPS系统完好性的方法。它能判断可见卫星中是否有卫星出现故障或哪颗卫星发生了故障并将其排除在导航解之外。2.45 飞机自主完好性监视airplane autonomous integrity monitor
15、ing (AAIM) 利用飞机上各种导航设备的冗余信息辅助GPS接收机,以提高GPS完好性的一种技术。2.46 GPS完好性通道GPS integrity channel (GIC) 以由多个地面GPS卫星监测台组成的网为基础,提高GPS星座完好性的技术。2.47 故障检测和排除fault detection exclusion (FDE) 在RAIM中,利用冗余GPS卫星的伪距测量信息,具体地判定某一颗卫星不可用而将其从求解组合中排除不用的方法。注:当可见卫星为6颗以上时,才能作故障检测和排除。2.48 GPS监测站GPS monitor station 在GPS地面控制段中用以对GPS星座
16、的所有卫星进行跟踪测量的设施,全球一共设有5个。所有监测站收集到的数据传送到主控站,在那里解算出卫星星历和时间的修正参数,然后上行加载到卫星上。2.49 主机板。E电inalequipment manufacture (OEM) ,engine board 是GPS接收机的核心部件,包括RF、数字通道、处理器和定位解算软件。在OEM基础上,根据不同用户的需求,加上不同的人机界面、天线和外壳结构,可以做成适合不同需要的GPS用户设备。2.50 2.51 2.52 2.53 2.54 C/A码GPS接收机C/ A code GPS receiver 利用GPS的C/A码进行导航定位的接收机。P(Y
17、)码GPS接收机P(Y) code GPS receiver 利用GPS的P(Y)码进行导航定位的接收机。单频GPS接收机single frequency GPS receiver 只能接收GPSL,载频信号而进行导航定位的接收机。双频GPS接收机dual frequency GPS receiver 能够接收GPSL,、L信号而进行导航定位的接收机。无码GPS接收机codele皿GPS receiver 在不知道P(Y)码序列的条件下,采用某种信号处理技术获得GPSL,和L双频信号的测量值,从而具有电离层延迟校正能力的民用双频GPS接收机。2.55 软件无线电GPS接收机software r
18、adio GPS receiver 将经天线接收和直接放大后的GPS卫星信号送入高速模/数变换器,其后的全部处理过程由通用数字信号处理器完成的GPS接收机。GB/T 19391-2003 2.56 导航型GPS接收机navigational GPS receiver 能在动态条件下提供实时定位及其他数据并具有导航功能的GPS接收机。2.57 测地型GPS接收机geodetic GPS receiver 能够提供卫星信号原始观测值用于高精度测量的接收机。2.58 GPS/GLONASS兼用接收机GPS/GLONASS dual-used receiver 能够同时接收GPS卫星和GLONASS卫
19、星信号进行导航定位的接收机。2.59 测姿型GPS接收机attitude-detennination GPS receiver 用以测量载体方向、横滚和俯仰等参数的GPS接收机,通常由多个GPS接收天线、OEM和相应的处理器组成。2.60 测向型GPS接收机GPS azimuth也terminationreceiver 用以测量载体方向等参数的GPS接收机,通常由双天线、OEM和相应的处理器组成。2.61 授时型GPS接收机time transfer GPS receiver 专用于精确时间CGPS时或UTC时间)发布的GPS接收机。有时还同时输出高稳定度的频率。授时精度可以达到或超过40ns
20、 o 2.62 定时校频GPS接收机GPS time/frequency receiver 同时产生GPS标准秒信号和基准频率的GPS接收机。用于对用户的时钟和频率源进行定时和校准。2.63 单通道GPS接收机single channel GPS receiver 采用单个硬件通道,按照一定的时序实现对多颗卫星信号的跟踪,并完成定位功能的老式GPS接收机。2.64 多通道GPS接收机multichannel GPS receiver 一个包含多个并行通道的GPS接收机。每个通道都能独立连续跟踪一颗或-颗以上卫星。2.65 GPS数字接收机GPS digital receiver 从中频开始进行
21、数字量化处理的GPS接收机。2.66 GPS模拟接收机GPS analog receiver 载波环和码环采用模拟电路实现的老式GPS接收机。2.67 差分GPS接收机differential GPS receiver 能够接收由差分基准站的数据链路发射的差分修正数据,而进行差分导航定位的GPS用户设备,一般包括数据链信号接收机和能利用差修正信息的GPS接收机。2.68 GPS接收机应用模块GPS receiver application module CGRAM) GBjT 19391-2003 是一种标准化的美国军用GPS用户设备模块.用于确保军用GPS用户设备的安全性、共用性和互换性。2
22、.69 GPS天缘相位中心GPS antenna phase center 指GPS天线的电气中心。其理论设计应与天线的几何中心一致。2.70 GPS接收机噪声GPS receiver noise GPS接收机噪声是由接收机内部热噪声、通道间的偏差和量化误差等引起的测距和测相误差的综合表征。2.71 GPS微带天线GPS microstrip antenna 一种GPS接收机天线类型,由粘接在基板上的特殊设计和精确量裁的金属销构成。2.72 冷启动cold start GPS接收机在不知道星历、历书、时间和位置的情况下开机,需要较长时间才能正常定位。2.73 启动warm start GPS接
23、收机在不知道星历,但存有历书、时间和位置的情况下开机,达到正常定位的时间比冷启动短。2.74 热启动hot start GPS接收机在存有星历、历书、时间和位置的情况下开机,达到正常定位的时间比温启动短。2.75 均方根误差root mean square CRMS) 表明GPS观测值数据质量的参数,其值越小,数据质量越好。2.76 用户距离误差user range error (URE) 用户测量所得的伪距与至卫星真实距离的误差,用均方根值来规定。2.77 用户等效距离误差user equivalent range eor (UERE) 根据各种误差源所求得的对用户至卫星距离测量误差的估值。
24、2.78 GPS导航电文GPS navigation m臼sage是由GPS卫星播发给用户的描述卫星运行状态与参数的电文,包括卫星健康状况、星历、历书,卫星时钟的修正值、电离层时延模型参数等内容,以50bps速率播发。2.79 转换字hand over word CHOWJ GPS导航电文中的转换字载有时间信息,用于在PCYJ码接收机中辅助从C/A码跟踪状态转换到PCYJ码跟踪状态。2.80 z-计数Z-count GPS卫星时钟时间,在GPS导航电文中位于每个子帧的第二个转换字CHOW)之前,用29位二进制数表示,单位为1.5 s,一个Z计数为6So G/T 19391-2003 2.81
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