『北斗卫星导航系统』「学术论文」北斗三号卫星B2b信号解析( 二 )
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本文参考最新的B2b信号接口控制文件[3-4] ， 介绍了基础导航信号B2b和提供纠正信息的PPP-B2b信号结构和电文内容 ， 根据自主研发设计的GNSS接收机对实际接收到的卫星信号进行了分析 ， 分析了B2b信号播发的信息类型和实际定位结果 。 由于B2b接口控制文件只公开了I支路信息 ， 并未公开Q支路信息 ， 本文尝试对B2b Q支路的信号进行了分析 。
1 B2b信号介绍
北斗三号卫星B2b信号的载波频率为1 207.14 MHz ， 带宽20.46 MHz 。 在MEO和IGSO轨道卫星上播发的B2b信号提供基本导航服务 ， 在GEO轨道卫星上播发的信号称为PPP-B2b ， 提供PPP服务 ， 下面将分别介绍 。
1.1 基本导航信号B2b
目前的接口文件中只描述了B2b信号I支路的特性 ， 采用BPSK(10)调制 ， 符号速率为1 000 sps ， 测距码速率为10.23 Mcps ， 码长10 230 ， 由两个13级线性反馈移位寄存器通过移位及模二和生成的Gold码扩展得到 ， 寄存器的初始值在接口文件中给出 。
B2b信号I支路采用B-CNAV3电文格式 ， 使用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check ， CRC) ， 具体实现方式为CRC-24Q ， 基本帧结构如图1所示 。
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每帧电文长1 000符号 ， 播发周期为1 s ， 包括同步头(1110 1011 1001 0000)、PRN编号、保留位和通过六十四进制低密度奇偶校验(Low Density Parity Check ， LDPC(162 ， 81))编码得到的电文符号 。 纠错编码前的电文为486 bit ， 包括6 bit的信息类型、20 bit的周内秒计数(Seconds of Week ， SOW)、436 bit的电文数据和24 bit的CRC校验 ， 前462 bit均参与循环冗余校验计算 。 当前有效的信息类型为10、30和40 ， 各信息类型编排格式如图2所示 。 SOW对应该帧的起始时刻 ， 在北斗时每周日00时00分00秒从零开始计数 ， 在每周的结束时刻被重置为零 。
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信息类型10包含星历信息 ， 由18个星历参数和1个卫星轨道类型参数(SatType)构成 ， SatType的值分别代表了GEO(01)、IGSO(10)、MEO(11)卫星 。 星历后面是三个标识位 ， 依次是电文完好性标识(DIF)、信号完好性标识(SIF)和空间信号监测精度(SISMA)有效标识(AIF) ， 数值为0时表示完好 。 SISMA是空间信号精度估计误差的零均值高斯分布方差 。
信息类型30包含整周计数(Week Number ， WN) ， 从北斗时的起始历元(2006年1月1日00时00分00秒UTC)开始从零计数 ， 后面依次是钟差参数、B2b信号I支路时延差(TGDB2bI)、电离层参数、北斗时(BDT)与协调世界时(UTC)同步参数(BDT-UTC(CMTC))、地球定向参数(EOP参数)、卫星轨道切向和法向精度(SISAoe)、卫星轨道径向和卫星钟差精度(SISAoc)以及卫星健康状态标识 ， 数值为0时表示该颗卫星提供服务 。
信息类型40主要包含历书信息 ， BDT-GNSS 时间同步(BGTO)参数用于计算BDT与其他GNSS系统时之间的时间偏差 ， 中等精度历书和简约历书分别包含14个和6个参数 ， 中间是历书参考时刻周计数(WNa)和历书参考时刻(toa) 。
1.2 PPP-B2b信号
PPP-B2b信号包括I支路和Q支路分量 ， 北斗三号前三颗GEO卫星仅播发I支路分量 ， 同样采用BPSK(10)调制 ， 符号速率为1 000 sps ， 测距码特性与B2b信号相同 。 PPP-B2b信号可对BDS、GPS、Galileo和Glonass四大系统提供PPP服务 。 基本帧结构如图1所示 ， 播发周期1 s ， 同步头与B2b相同 ， 预留的6个符号用于标识PPP服务的状态 ， 最高位为0时表示该星PPP服务可用 ， 其他符号位含义预留 。 当前有定义的信息类型是1-7 ， 信息类型8-62为预留信息 ， 信息类型63为空信息 ， 当没有可用信息时 ， 系统播发该类型填充空白时段 。
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