【GB国家标准】 北斗卫星导航系统空间信号接口规范第2部分:公开服务信号B2a

ICS49.020
中华人民共和国国家标准
GB/T39414.2—2020
北斗卫星导航系统空间信号接口规范第2部分：公开服务信号B2a
Interface specification for signal in space of BeiDou navigation satellite system-Part2:OpenservicesignalB2a
2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-06-01实施
规范性引用文件
术语和定义、缩略语
术语和定义
缩略语
北斗系统概述
空间星座
坐标系统
时间系统
信号特性
信号结构
信号调制
逻辑电平
极化方式
载波相位噪声
相关损耗
数据/码一致性
信号-
地面接收功率申平
测距码特性
测距码结构
B2a信号测距码
非标准码
导航电文结构
导航电文概述
B-CNAV2导航电文
导航申文参数和算法，
测距码编号
信息类型
系统时间参数
电文数据版本号
钟差参数
群延迟修正参数
GB/T39414.2—2020
GB/T39414.2—2020
星历参数
电离层延迟改正模型参数
中等精度历书
简约历书
地球定向参数
BDT-UTC时间同步参数
BGTO参数
卫星健康状态
卫星完好性状态标识
空间信号精度指数
空间信号监测精度指数
符合性验证方法
信号特性验证方法
测距码特性验证方法·
导航申文结构验证方法：
导航电文参数算法验证方法…
附录A（资料性附录）多进制LDPC编译码方法及示例...25
GB/T39414《北斗卫星导航系统空间信号接口规范》分为4个部分：第1部分：公开服务信号B1C；
-第2部分：公开服务信号B2a；
—第3部分：公开服务信号B1I；第4部分：公开服务信号B31。
本部分为GB/T39414的第2部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分由中央军委装备发展部提出。本部分由全国北斗卫星导航标准化技术委员会（SAC/TC544)归口。GB/T39414.2—2020
本部分起草单位：中国卫星导航工程中心、中国航天标准化研究所、北京卫星导航中心、中国航天科技集团公司第五研究院、中国科学院微小卫星创新研究院、华中科技大学、北京航空航天大学、清华大学、中国航天申子技术研究院。本部分主要起草人：宿晨庚、高为广、卢、阮航、王维嘉、泉浩芳、高扬、干威、干梦丽、唐祖平、黄勤、姚铮、麻智超、董海青、陆新颖。m
GB/T39414.2—2020
北斗卫星导航系统分为北斗一号、北斗二号和北斗三号三个建设发展阶段。北斗卫星导航系统目前已发布的公开服务信号包括B1I、B2I、B3I、B1C和B2a。其中，B1I、B3I信号在北斗二号和北斗三号的中圆地球轨道（MEO)卫星、倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和地球静止轨道（GEO)卫星上播发，提供公开服务；B2I信号在北斗二号所有卫星上播发，提供公开服务，在北斗三号卫星上将被B2a信号取代；B1C、B2a信号在北斗三号中圆地球轨道（MEO）卫星和倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星上播发，提供公开服务。
GB/T39414的本部分主要定义了北斗系统空间星座和用户终端之间公开服务信号B2a的相关内容，包括空间信号射频特性、测距码、导航电文结构、导航电文参数和用户算法等，可作为北斗卫星导航产品设计、研制及应用的重要依据。N
1范围
北斗卫星导航系统空间信号接口规范第2部分：公开服务信号B2a
GB/T39414.2—2020
GB/T39414的本部分规定了北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）空间星座和用户终端之间公开服务信号B2a的信号特性、导航申文结构及用户算法等。本部分适用干使用B2a信号的卫星导航产品的研制、生产和检验。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用干本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T39267北斗卫星导航术语
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
GB/T39267界定的术语和定义适用于本文件。3.2
缩略语
下列缩略语适用于本文件。
AIF：系统告警标识（AccuracyIntegrityFlag）BDCS：北斗坐标系（BeiDouCoordinateSystem）BDGIM：北斗全球电离层延迟修正模型（BeiDouGlobalIonosphericdelaycorrectionModel）BDS：北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem）BGTO：北斗时与其他GNSS系统时的偏差（BDT-GNSSTimeOffset）BPSK：二进制相移键控（BinaryPhaseShiftKeying）CGCS2000：2000中国大地坐标系（ChinaGeodeticCoordinateSystem2000）CRC：循环穴余校验（CyclicRedundancyCheck）DIF：电文完好性标识（DataIntegrityFlag）ECI：地心惯性（坐标系）（EarthCenteredInertial）EOP：地球定向参数（EarthOrientationParameters）GEO：地球静止轨道（GeostationaryEarthOrbit)GF：伽罗瓦域（GaloisField）
GLONASS：格洛纳斯卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）GNSS：全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）GPS：全球定位系统（GlobalPositioningSystem）HOW：周内小时计数（HoursOfWeek）1
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ICD：接口控制文件（InterfaceControlDocument）IERS：国际地球自转参考系服务（InternationalEarthRotationandReferenceSystemsService）IGSO：倾斜地球同步轨道（InclinedGeoSynchronousOrbit）IODC：钟差参数版本标识（IssueofData，Clock）IODE：星历参数版本标识（IssueofData，Ephemeris）IRM：IERS参考子午面（IERSReferenceMeridian）IRP：IERS参考极（IERSReferencePole）LDPC：低密度奇偶校验（LowDensityParityCheck）LSB：最低有效位（LeastSignificantBit）MEO：中圆地球轨道（MediumEarthOrbit）MJD：约化儒略日（ModifiedJulianDate）MSB：最高有效位（MostSignificantBit）NTSC：国家授时中心（NationalTimeServiceCenter）PRN：伪随机噪声（Pseudo-RandomNoise)RHCP：右旅圆极化（Right-HandCircularPolarization）RMS：均方根（RootMeanSquare）SIF：信号完好性标识（SingalIntegrityFlag）SISA：空间信号精度（SingalinSpaceAccuracy）SISAI：空间信号精度指数（SingalinSpaceAccuracyIndex）SISMA：空间信号监测精度（SingalinSpaceMonitoringAccuracy）SISMAI：空间信号监测精度指数（SingalinSpaceMonitoringAccuracyIndex）SOH：小时内秒计数（SecondsofHour）TEC：总申子含量（TotalElectronContent)TECu：总申子含量单位（TotalElectronContentunit）UT：世界时（Universal Time）WN：整周计数（WeekNumber）
4北斗系统概述
空间星座
北斗全球系统标称空间星座由3颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星组成，并视情部署在轨备份卫星。GEO卫星轨道高度35786km，分别定点于东经80°、110.5和140°：IGSO卫星轨道高度35786km，轨道倾角55°；MEO卫星轨道高度21528km，轨道倾角55°。坐标系统
北斗系统采用北斗坐标系（BDCS），北斗坐标系的定义符合IERS规范，与CGCS2000定义一致（具有完全相同的参考椭球参数），具体定义如下：a）原点、轴向及尺度定义包括：1）
原点位于地球质心；
Z轴指向IERS定义的参考极（IRP)方向；3）
X轴为IERS定义的参考子午面（IRM)与通过原点且同Z轴正交的赤道面的交线；4）
Y轴与Z、X轴构成右手直角坐标系；5)
长度单位是国际单位制（SI)米。G
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参考椭球定义：BDCS参考椭球的几何中心与地球质心重合，参考椭球的旋转轴与Z轴重合。BDCS参考椭球定义的基本常数见表1。表1BDCS参考椭球定义的基本常数参数
长半轴
地心引力常数（包含大气层）
地球自转角速度
时间系统
a=6378137.0m
u=3.986004418×10m/s
f=1/298.257222101
0.=7.2921150×10-5rad/s
北斗系统的时间基准为北斗时（BDT）。BDT采用国际单位制（SI)秒为基本单位连续累计，不闽秒，起始历元为2006年1月1日协调世界时（UTC)00时00分00秒。BDT通过UTC(NTSC)与国际UTC建立联系，BDT与国际UTC的偏差保持在50ns以内（模1s）。BDT与UTC之间的闰秒信息在导航申文中播报。
信号特性
信号结构
B2a信号的载波频率、调制方式及符号速率见表2。表2
信号分量
数据分量B2a_data
导额分量B2a_pilot
信号调制
B2a信号结构
载波频率/MHz
调制方式
BPSK(10)
BPSK(10)
符号速率/sps
采用功率归一化的复包络形式来描述信号调制方式。假设一个调制信号的复包络表达见公式（1）：sx(t)=$xi(t)+jsx2(t)
式中：
复包络基带信号；
sx1（t）——复包络的实部，代表信号的同相分量；1
虚数单位；
sx2（t)——复包络的虚部，代表信号的正交分量。..(1)
sx（t)基带信号形式，描述了调制信号在载波调制之前所真正包含的信号结构与信息内容。该调制信号也可以表示为带通信号见公式（2）：Sx（t)=2Px[sxi(t)cos(2元fxt)—sx2(t)sin(2元fxt)式中：
Sx（t）——带通信号；
.·（2）
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信号功率；
信号载波频率。
Sx（t)完整地表达了一个经载波调制后的带通信号。因此，基带信号sx（t)和带通信号Sx（t)是同一个信号的两种表达方式，二者可以相互转换。B2a信号的复包络可以表示为公式（3)：S B2a （t)= S B2a data （t)+ js B2a-pilot(t)式中：
SBzadata（t）——数据分量，由导航电文数据DB2a_data（t）和测距码CBza_data（t）调制产生；SB2a-pilor（t）导频分量，仅包括测距码CB2a-pilot（t）。·（3)
数据分量与导频分量的功率比为1：1，二者均采用BPSK(10)调制方式。两分量的数学表达式见公式（4)和公式（5)：
S B2adata （t)
DB2a-data (t)·CB2a-dat (t)
S B2a-pilot （t)
数据分量中D服-dt（t)的数学定义见公式（6)：D Bza_dat (t) =
式中：
d Bea data
pr(t):
Ta-dnt
B2a_pilat（t）
Z d eadnn k]p ead (t kTeadnn)B2a信号的导航电文数据码；
{1,0≤t,是宽度为T的矩形脉冲函数；
相应的数据码片宽度。
Czadata（t)和Cza-pllr（t)测距码的数学表达式见公式（7)和公式（8)：Cadna（t）)=
Cga-pilot （t)=
式中：
CrEza-dan和 C Be2apilot
N az2n-data和Nz2-plot
T_B2a =1/R._B2a免费标准下载网bzxz
RB2a=10.23Mbps
CB2n-dnta[kpTeiza（t—（NBadhtan+k)TBea）CB2a-pilot [k]pTe_B2a (t(N B2a_pilat n+k)T_B2a)数据分量和导频分量的测距码序列（取值为士1)；4）
（5）
.（6)
........(8)
对应分量的测距码码长，其值为主码码长与子码码长的乘积，数据分量为10230×5，导频分量为10230×100；B2a信号的测距码码片宽度；
B2a信号的测距码速率。
B2a信号的分量组成，以及各分量的调制方式、相位关系和功率比见表3。表3B2a信号调制特性
S neadata(t)
S m2a-peilar(t)
逻辑电平
调制方式
BPSK(10)
BPSK(10)
相位关系
调制信号的逻辑申平与信号申平之间的对应关系见表4。功率比
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