【国家标准(GB)】 差分全球定位系统(DGPS)技术要求

GB/T17424—1998
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（GNSS)发射差分信号的技术特征》和国际航标协会（IALA）《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化技术委员会明口。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、尤琨玲。269
中华人民共和国国家标准
差分全球定位系统(DGPS)技术要求Technical requirements of differential global positioning system1范围
GB/T174241998
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/T15527—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 DGPS
differential global positianing system，差分全球定位系统。3.2HDOP
horizontal dilution of precision，水平位置精度系数。3.3PRC
pseudo range corrections,伪距修正值3.4 RRC
range-rate correctians，距离变化率修正值。3.5SA
selective availability，选择可用性。3.6 UDRE
userdifferential.range error，用户差分距离误差。3.7WGS-84
worldgeodeticsystem，全球大地坐标系。国家质量技术监督局1998~07~05批准270
1999-05-01实施
4一般要求
4.1DGPS的组成
GB/T 17424 --1998
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。4.1.2DGPS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。4.2DGPS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、导航无线电设备的下扰应小，自然环境的噪声应小：基准台GPS接收机应避免多径于扰：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；
接收通道数：
跟踪方式：
接收灵敏度：
工作方式：
卫星识别：
定位算法：
卫星掩角：
电离层改正：
天线高度：
位置：
识别号：
数据延时：
1575. 42 MHz;
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；C/A码相位跟踪和载波相位辅助跟踪：-135 dBm;
差分工作方式
0～37;
视界卫星；
7°30″
不改正；
固定高度；
固定位置：
三位数；
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
4.4.1DGPS在覆盖范围内的定位误差应小于10m(2drms）。4.4.2系统向用户提供差分信息的更新间隔1～5s。4.4.3DGPS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。
4.4.4DGPS应采用北京时间。
4.4.5DGPS应公布该系统的服务范围，各区域的定位精度。4.4.6DGPS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271
(IALA)规划方式计算。
国家：中国
差分全球定位系统台站表
识别码
台站名标
基推台
发射台
地理位置
GB/T 17424-1998
表1差分全球定位系统台站表
标称距离1
【信号强度】
(经纬度）
20 μV/m/
距离2
（信号强度
( 20 μV/m /
发布日期：
播发电
运行日期
文类型
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、安装适宜的接收机可获得本表所给信号强度为20μV/m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每顿电文由若干个30bit的字组成，每帧必须由两个标准电文字头开始。因此，每顿含有N+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。MSB
电文类型
(标志)
改进Z计数
MSB一最高有效位。
LSB-最低有效位。
每一顿电文的第一个字
基准台识别
奇偶校验
13141516171819202122232425262728293011 12
每一顿电文的第二个字
N个字
字N+2
懒长度
图1通用电文格式
台站状态
奇偶校验
282930
GB/T 17424 --1998
5.1.2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0~31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
电文类型识别标志
基准台识别标志
奇偶校验
b）字2：
改进的2计数定时数据
电文帧长度：N+2
台站工作状态
10 bit
奇偶校验
5.1.4改进的乙计数取自原GPS卫星电文中，它可将分辨率从6s改进到0.6s的等级，其范围仅为1h。
5接收机愤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。5.1.5
5.1.6电文类型由电文字头中字1的第9~14bit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
差分修正
△差分修正
基雅台参数
载波相位
星座状态
信标台历书
伪卫星星历
类型号
电文类型
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，RTCMSC104（2.1版）选定播发DGPS的数据的电文类型宜为1、3，5.6、7.9或16。
5.1.7DGPS基准台工作状态用字2中的第22～24bit表示，其真值与所表示的台站状态见表3所示。
表3电文字头台站状态
表示含意
不正常广播
不受监测广播
UDRE和比例因子=0.10
UDRE和比例因子=0.20
UDRE和比例因子=0.30
UDRE和比例因子=0.50
UDRE和比例因子=0.75
UDRE 和比例因子=1.00
5.2电文类型1
GB/T 17424--1998
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格式，见图2。
比例因子
卫星识别
距商变化率修正
数据发布
距离变化率修正\
数据发布
比例因子
卫星识别
寄偶校验
527282930
奇偶校验
252627282930
13141516171819
21222324
距离变化率修正”wwW.bzxz.Net
13141516171819
21 22 23 24
比例因子
卫星识别
奇偶校验
25 26 27 28 29 30
奇偶校验
10111213141516
4252627282930
171819
21 22 23 24
距离变化率修正”
数据发布
14 15 16
171819
21 22 23 24
数据发布
奇偶校验
25 26 27 28 29 30
奇偶校验
25 26 27 28 29 30
222324
奇偶校验
91011121314151617181920212223242526272829301）二进制数1000000000000000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10000000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
字3、8
13或18
字4、9
14或19
字5、10
15或20
字6、11
16或21
字7、12
17或22
字N+2
字N+2
N=2,5,8
5.2.2电文类型1的内容
电文类型1内容，见表4。
5.2.3电文类型1的差分修正计算GB/T 17424-1998
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) = PRm(t) + PR。 + (dPR./dt)(t - t.)式中：PRm(t)-t时刻测得的伪距，m；PR。—t。时刻的伪距修正值，为16bit的数；dPR。/dt--—距离变化率修正值，为8bit的数；字头电文里字2中的13bit的改进的Z计数。t。-
5.2.4卫星工作状态
卫星工作状况由比例因子和用户差分距离误差构成的3bit数表示，见表5。表4电文类型1的内容
伪距修正”
距离变化率修正1
卫星识别
比例因子和UDRE
数据发布
填充(0或1交替）
奇偶校验
1）2的补码；
2）比例因子随UDRE变化；
3）全0表示32。
5.3电文类型3
比特数
8或16
比例因子和单位
0. 02~~0. 64 m
0. 002~0. 064 m/s
表5比例因子和UDRE
详见电文类型5
±655.36~- 20 971. 52
+ 0. 256~~ 8. 192
1～32°
8种状态
10差分误差值>8m
la差分误差值>4m
1c差分误差值>2m
lc差分误差值>1m
1差分误差值≥0.5m
1a差分误差值<0.5m
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。
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5.4电文类型5
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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GPS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/N。)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4。
保留位
5.5电文类型6
，数据发布链
密度比
健康使能
新导航数据
卫星丢失告警
不良状态
持续时间
图4电文类型5的格式
奇偶校验
字2+N
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0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24bit由交替的1和0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。
（低位）
（低６位）
5.7电文类型9
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(简位）
奇偶校验
192021222324252627282930
信标范围
台识别　
910111213141516
（高6位）
奇偶校验
262728 29 30
319202122232425262728 2930
广播台编码
同步方式(1)
调制方式(置0)
广播比特率
图5电文类型7的格式
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200bit/s，或100bit/s。5.7.2电文类型9—1
电文类型9-1的每一顿播发一颗卫星的修正值，传输速率是50bit/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ASC1码，可打印。278
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6电文编制与播发
6.1主要电文类型
6.1.1播发电文类型
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电文类型1或9是播发伪距修正值的电文，是随时播发的主要电文，宜播发电文类型9，在选择可用性关闭后，可用电文类型1。
6.1.2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1～5s。6.1.4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，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5min发射该电文，以后每15min播发1次。6.4电文类型7播发
每隔10min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之前后90s内不得播发，电文类型16的播发时间间隔不得小于3min。7航海无线电信标DGPS发射特性
7.1工作频率
DGPS使用航海无线电信标用283.5~325.0kHz的频率发射。无线电信标用主载波（F1，在整数频点上）播发指向标信号，用副载波（F，十500Hz）播发DGPS修正值和辅助信息。7.2频率容差
载波的频率精度保持在士6ppm之间（例如：315kHz的频率误差为士2Hz）。7.3相位噪声
频率偏移10Hz时，每一频段的单边带相位噪声应低于一80dB/Hz。7.4杂散输出
杂散输出应低于-60dB。
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
播发修正值的平均延迟时间应小于0.25s。7.7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1bit时间内，载波相位相对前1bit相移滞后90°，表示逻辑0；超前90°，表示逻辑1。7.8发射类别
发射类别为调相单信道数据传输(G1D)。7.9传送速率
200bit/s、100bit/s、和50bit/s，以传送电文类型而定。280
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