GB/T 27606-2020 GNSS接收机数据自主交换格式
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资料介绍
ICS 33 . 200 M 53
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 27606—2020
代替 GB/T 27606—2011
GNSS接收机数据自主交换格式
GNSSreceiverindependentexchangeformat
2020-12-14 发布 2021-04-01 实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 27606—2020
GB/T 27606—2020
前 言
本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。
本标准代替 GB/T 27606—2011《GNSS兼容接收机数据自主交换格式》,与 GB/T 27606—2011 相比,主要技术变化如下:
— 修改了术语“伪距”的定义(见 3 . 1 . 1 , 2011 年版的 3 . 1 . 1) ;
— 修改了术语“多普勒观测量”的定义(见 3 . 1 . 2 , 2011 年版的 3 . 1 . 2) ;
— 修改了术语“北斗时间”的定义(见 3 . 1 . 4 , 2011 年版的 3 . 1 . 4) ;
— 增加了术语“载波相位观测值”的定义(见 3 . 1 . 5) ;
— 增加了术语“码间偏差”的定义(见 3 . 1 . 6) ;
— 修改了缩略语 IGS、UTC(见 3 . 2 , 2011 年版的 3 . 2) ;
— 增加了缩略语 AODC、AODE、BDS、GNSS、IRNSS、QZSS(见 3.2) ;
— 删除了缩略语 COMPASS、C-RINEX、GST(见 2011 年版的 3 . 2) ;
— 增加了总则(见第 4 章);
— 删除了基础定义(见 2011 年版的第 4 章);
— 增加了 GNSS接收机数据自主交换格式文件(见 4 . 1) ;
— 删除了 C-RENIX文件(见 2011 年版的 4 . 1) ;
— 修改了文件类型(见 4 . 1 . 1 , 2011 年版的 4 . 1 . 1) ;
— 修改了文件结构(见 4 . 1 . 2 , 2011 年版的 4 . 1 . 2) ;
— 修改了文件格式(见 4 . 1 . 3 , 2011 年版的 4 . 1 . 3) ;
— 修改了文件名称(见 4 . 1 . 4 , 2011 年版的 4 . 1 . 4) ;
— 修改了卫星系统及编号(见 4 . 1 . 5 , 2011 年版的 4 . 2) ;
— 修改了时间系统标识符(见 4 . 1 . 6 , 2011 年版的 4 . 3) ;
— 修改了文件头部分(见 4 . 2 , 2011 年版的第 5 章);
— 修改了基本格式(见 4 . 2 . 1 , 2011 年版的 5 . 1) ;
— 修改了头记录标识(见 4 . 2 . 2 , 2011 年版的 5 . 2) ;
— 修改了头记录的排列顺序(见 4 . 2 . 3 , 2011 年版的 5 . 3) ;
— 修改了头记录信息未知项的处理(见 4 . 2 . 4 , 2011 年版的 5 . 4) ;
— 修改了头部分的读取(见 4 . 2 . 5 , 2011 年版的 5 . 5) ;
— 修改了时间系统(见 4 . 2 . 6 , 2011 年版的 5 . 6) ;
— 修改了 GNSS观测数据文件(见第 5 章,2011 年版的第 6 章);
— 修改了观测量(见 5 . 1 , 2011 年版的 6 . 1) ;
— 修改了观测时间(见 5 . 1 . 1 , 2011 年版的 6 . 1 . 1) ;
— 修改了伪距(见 5 . 1 . 2 , 2011 年版的 6 . 1 . 2) ;
— 修改了载波相位(见 5 . 1 . 3 , 2011 年版的 6 . 1 . 3) ;
— 修改了多普勒观测量(见 5 . 1 . 4 , 2011 年版的 6 . 1 . 4) ;
— 修改了其他观测量(见 5 . 1 . 5 , 2011 年版的 6 . 1 . 5) ;
— 修改了基础观测量的修订(见 5 . 2 , 2011 年版的 6 . 2) ;
— 修改了伪距观测量的系统时间差修正(见 5 . 2 . 1 , 2011 年版的 6 . 2 . 1) ;
GB/T 27606—2020
— 修改了接收机钟差修正(见 5 . 2 . 2 , 2011 年版的 6 . 2 . 2) ;
— 修改了 GNSS观测数据文件的头部分(见 5 . 3 , 2011 年版的 6 . 3) ;
— 修改了组成(见 5 . 3 . 1 , 2011 年版的 6 . 3 . 1) ;
— 修改了文件生成时间(见 5 . 3 . 2 , 2011 年版的 6 . 3 . 2) ;
— 修改了观测量代码(见 5 . 3 . 3 , 2011 年版的 6 . 3 . 3) ;
— 增加了观测量代码和相位校准(见 5 . 3 . 4) ;
— 修改了特殊观测量代码(见 5 . 3 . 5 , 2011 年版的 6 . 3 . 4) ;
— 修改了观测量代码与观测量记录的对应(见 5 . 3 . 6 , 2011 年版的 6 . 3 . 5) ;
— 修改了测站点类型(见 5 . 3 . 7 , 2011 年版的 6 . 3 . 6) ;
— 修改了比例因子(见 5 . 3 . 8 , 2011 年版的 6 . 3 . 7) ;
— 修改了运动物体上的数据记录(见 5 . 3 . 9 , 2011 年版的 6 . 3 . 8) ;
— 修改了码间偏差的修正(见 5 . 3 . 10 , 2011 年版的 6 . 3 . 9) ;
— 修改了天线相位中心偏差修正(见 5 . 3 . 11 , 2011 年版的 6 . 3 . 10) ;
— 修改了 GNSS观测数据文件的头部分格式(见 5 . 3 . 12 , 2011 年版的 6 . 3 . 11) ;
— 修改了 GNSS观测数据文件的头部分(见 5 . 4 , 2011 年版的 6 . 4) ;
— 修改了观测数据的记录规则(见 5 . 4 . 1 , 2011 年版的 6 . 4 . 1) ;
— 修改了信号强度(见 5 . 4 . 2 , 2011 年版的 6 . 4 . 2) ;
— 修改了半波长观测数据、半周模糊度的记录(见 5 . 4 . 3 , 2011 年版的 6 . 4 . 3) ;
— 修改了 GNSS观测数据文件数据部分的格式(见 5 . 4 . 4 , 2011 年版的 6 . 4 . 4) ;
— 修改了 GNSS导航数据文件(见第 6 章,2011 年版的第 7 章);
— 修改了 GNSS导航数据文件的头部分(见 6 . 1 , 2011 年版的 7 . 1) ;
— 修改了 GNSS导航数据文件的数据部分(见 6 . 2 , 2011 年版的 7 . 2) ;
— 修改了概述(见 6 . 2 . 1 , 2011 年版的 7 . 2 . 1) ;
— 修改了常用参数(见 6 . 2 . 2 , 2011 年版的 7 . 2 . 2) ;
— 修改了 GNSS导航数据文件 —GPS数据部分(见 6 . 2 . 3 , 2011 年版的 7 . 2 . 3) ;
— 增加了 GNSS导航数据文件 —GLONASS数据部分(见 6 . 2 . 4) ;
— 修改了 GNSS导航数据文件 —GALILEO 数据部分(见 6 . 2 . 5 , 2011 年版的 7 . 2 . 5) ;
— 修改了 GNSS导航数据文件 —BDS数据部分(见 6 . 2 . 6 , 2011 年版的 7 . 2 . 6) ;
— 增加了 GNSS导航数据文件 —QZSS数据部分(见 6 . 2 . 7) ;
— 增加了 GNSS导航数据文件 —IRNSS数据部分(见 6 . 2 . 8) ;
— 修改了 GNSS导航数据文件 —SBAS数据部分(见 6 . 2 . 9 , 2011 年版的 7 . 2 . 7) ;
— 修改了气象数据文件(见第 7 章,2011 年版的第 8 章);
— 修改了气象数据文件的概述(见 7 . 1 , 2011 年版的 8 . 1) ;
— 修改了气象数据文件的头部分(见 7 . 2 , 2011 年版的 8 . 2) ;
— 修改了气象数据文件的数据部分(见 7 . 3 , 2011 年版的 8 . 3) ;
— 修改了附录 A(见附录 A, 2011 年版的附录 A) ;
— 增加了附录 B(见附录 B) ;
— 增加了参考文献(见参考文献)。
本标准由中央军委装备发展部提出。
本标准由全国北斗卫星导航标准化技术委员会(SAC/TC 544)归口 。
本标准起草单位:华科咨信(北京)生产力促进中心、北京安华北斗信息技术有限公司、广州中海达
GB/T 27606—2020
卫星导航技术股份有限公司、广州南方卫星导航仪器有限公司、上海华测导航技术股份有限公司、上海司南卫星导航技术股份有限公司、长沙海格北斗信息技术有限公司、中国兵器科学研究院。
本标准主要起草人:李冬航、李作虎、李成钢、王江林、赵延平、王立端、涂传亮、蔡毅、陈洪卿。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为:
—GB/T 27606—2011 。
GB/T 27606—2020
引 言
随着卫星导航技术的发展,全球导航卫星系统(GNSS) 服务性能不断改善,GNSS兼容接收机的应用范围也越来越广。 为实现不同接收机之间数据的 自主交换和联合处理,由 国际 GNSS 业务(Interna-
tional GNSS Service, IGS)组织、国际海事组织(RTCM-SC104)专业委员会和国际大地测量协会(Inter- national Association of Geodesy, IAG) 联 合 制 定 了《接 收 机 数 据 自 主 交 换 格 式 ( the Receiver INdependent EXchange format, RINEX)》文件,该文件规定的数据交换格式具有通用性和灵活性等特
点,因此得到了广泛的应用。
由于自 2011 年以来,除 GPS、GLONASS、GALILEO、BDS、SBAS等 5 类系统外,国际上又新增了QZSS 和 IRNSS两个系统投入运行服务,且各 GNSS 系统的导航信号、服务方式、规范性文件等都在不
断改进和完善,该标准技术内容所参考的国际通行标准格式《Receiver Independent Exchange Format》
(RINEX)也进行了多次版本更新,最新公开发布版本为 2018 年 11 月 的 V. 3 . 04 版 。根据我国北斗卫星导航 系 统 建 设 发 展 最 新 情 况,以 及 接 收 机 研 发 和 使 用 的 最 新 技 术 更 新 需 求,有 必 要 修 订GB/T 27606—2011 。
GB/T 27606—2020
GNSS接收机数据自主交换格式
1 范围
本标准规定了 GNSS接收机数据自主交换文件的类型、结构、名称和数据记录的格式。
本标准适用于 BDS、GPS、GLONASS、GALILEO、QZSS、IRNSS 和 SBAS 等接收机数据的交换和
统一处理。
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 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包含所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 19391—2003 全球定位系统(GPS)术语及定义
3 术语和定义、缩略语
3 . 1 术语和定义
GB/T 19391—2003 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3 . 1 . 1
伪距 pseudorange
接收机通过测量本机时间(帧信号)与被测卫星的发播时间(帧信号)之间的时间差(包含两者之间的几何距离项和钟差项、其他时间偏差项等),与真空中的光速的乘积所获得的距离观测量。
3.1.2
多普勒观测量 dopplerobservation
卫星发射的信号由于卫星与接收机之间的相对运动导致接收信号频率变化的观测值。
3.1.3
观测时刻 observationtime
接收机接收到卫星发射的信号并能够观测到伪距和卫星载波相位的时刻。
3.1.4
北斗时间 BeiDouTime;BDT
BDS建立和保持的时间基准,采用国际单位制秒(长),起始历元是 UTC 2006 年 1 月 1 日(星期 日)的 00 : 00 : 00 。
注:BDT通过 UTC(NTSC)与国际 UTC建立联系,与国际 UTC 的偏差保持在 50 ns 以内(模 1 s)。
3.1.5
载波相位观测值 carrierphaseobservation
由 GNSS接收机锁定载波信号后测得的 GNSS信号载波的累积相位。
3.1.6
码间偏差 differentialcodebias;DCB
由于设备延迟造成的同一时刻不同频率或同一频率上不同伪码观测量之间的时间(偏)差。
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3 . 2 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
AODC:卫星时钟数据龄期(Age of Data Clock)
AODE:卫星星历数据龄期(Age of Data Ephemeris)
ARP:天线参考点(Antenna Reference Point)
ASCII:美国信息交换标准码(American Standard Code for Information Interchange)
BDS:北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System)
CGCS2000 : 2000 中国大地坐标系(China Geodetic Coordinate System 2000)
GALILEO:伽利略卫星导航系统(Galileo Navigation Satellite System)
GEO:地球静止轨道(Geosynchronous Earth Orbit)
GLONASS:格洛纳斯卫星导航系统(Global Navigation Satellite System)
GNSS:全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)
GPS:全球定位系统(Global Positioning System)
IGSO:倾斜地球轨道(Inclined GeoSynchronous Orbit)
IODC:卫星时钟数据序列期号(Issue of Data Clock)
IODE:卫星星历数据序列期号(Issue of Data Ephemeris)
IODN:卫星导航数据序列期号(Issue of Data Navigation)
IRNSS:印度区域导航卫星系统(Indian Regional Navigation Satellite System)
MEO:中圆地球轨道(Medium Earth Orbit)
PRN:伪随机噪声(Pseudo Random Noise)
QZSS:(日本)准天顶卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System)
RINEX:接收机数据自主交换格式(Receiver Independent Exchange format)
SBAS:星基增强系统(Satellite-Based Augmentation System)
TOC:卫星钟参考时刻(Time of Clock)
TOE:星历参考时刻(Time of Ephemeris)
URA:用户测距精度(User Range Accuracy)
UTC:协调世界时(Coordinated Universal Time)
4 总则
4 . 1 GNSS接收机数据自主交换格式文件
4 . 1 . 1 文件类型
GNSS接收机数据自主交换格式文件是纯 ASCII码文本文件,主要有 3 种类型:
a) GNSS观测数据文件(包括单一系统和多系统混合的观测数据文件);
b) GNSS导航数据文件(包括单一系统和多系统混合的导航数据文件);
c) 气象数据文件。
4 . 1 . 2 文件结构
每一种 GNSS接收机数据自主交换格式文件都由“头”部分和“数据”部分组成,头部分是对文件和数据记录的说明,数据部分用于记录数据。 GNSS接收机数据自主交换格式文件示例参见附录 A。
通常,单一观测数据或气象数据文件适用于单个测站点的单一观测时段的数据。 在快速静态或动
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态应用中,也允许单个文件包含多个流动站(接收机)或单机多个时段的观测数据。
4 . 1 . 3 文件格式
GNSS接收机数据自主交换格式文件,每行的总长度为 80 个 ASCII字符位(80 列),每行的格式以oZa.b 表示,具体定义如下:
a) o表示同一类型格式的数据总个数,若缺省则表示仅 1 个数据;若为“m”则有 m个数据。
b ) Z表示数据类型:
—X:任意个占位字符(置空格或用于补充说明的非有效字符);
—A:有效字符;
—F:浮点型数字;
—I:整数型数字;
—D:采用符号 D、d或 E、e表示的浮点型数字。
c) a.b 可选,具体定义如下:
—a:数据(位数)的总长度(包括小数点、指数部分在内的所有有效位数);
—b:小数部分长度(小数点后的有效位数)。
格式中标识占位字符“X”之处,宜按要求留置出相应字段长度的空格。
4 . 1 . 4 文件名称
GNSS接收机数据自主交换格式文件名采用以下格式:
Name_S_Start Time_Period_Data Freq_Data Type.Format.Compression
文件名中每项内容的字符长度是固定的,“Name”“S”“Start Time”“Period”和“Data Freq”等说明项之间用“_”分隔,而数据的类型、格式、压缩方式等说明项“Data Type”“Format”和 “Compression”之
间用“.”分隔。 各个说明项的字符长度不足则用 0 填充。 文件名称中各子项的说明见表 1 。
表 1 文件名称的各子项说明表
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表 1(续)
4 . 1 . 5 卫星系统及编号
GNSS接收机数据自主交换格式文件中的卫星系统及编号用 snn表示,具体定义如下:
a) s是卫星系统标识符,如 :
—C: BDS;
—E: GALILEO ;
—G: GPS;
—I : IRNSS;
—J : QZSS;
—R: GLONASS;
—S: SBAS。
b ) nn是卫星编号:
— 对于 GPS、GALILEO、BDS、IRNSS 系统卫星,nn 为该系统被观测卫星的 PRN 码;
— 对于 GLONASS 系统卫星,nn为该系统卫星的频率分段的编号(Slot number)-频段号;
— 对于 SBAS 系统卫星,nn为其 PRN码减去 100 后的数值(例如 SBAS 卫星 PRN120 表示
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为 S20) ;
— 对于 QZSS 系统卫星,nn为其 PRN码减去某固定值后的两位数。
注:对于 QZSS 系统厘米级增强业务的 LEX/L6D,为其 PRN 码-192,进行亚米级增强业务的 L1-SAIF/L1S 为其PRN码-182;进 行 厘 米 级 增 强 实 验 的 L6E 为 其 PRN 码-202 ;对 用 于 定 位 技 术 验 证 的 L5S, 其 Snn 为 J02 ( PRN196 )、J03 ( PRN200) 、07(PRN197) 。
4 . 1 . 6 时间系统标识符
GNSS接收机数据自主交换格式文件中采用三位字符的时间系统标识符来标明该文件所采用的时间系统,定义如下:
a) BDT:北斗时间;
b) GPS: GPS 时间;
c) GLO: GLONASS 时间;
d) GAL: GALILEO 时间;
e) IRN : IRNSS 时间;
f) QZS: QZSS 时间。
对于 GPS单系统文件,其时间系统标识符缺省为 GPS;GLONASS单系统文件缺省为 GLO ; GAL- ILEO单系统文件缺省为 GAL;BDS单系统文件缺省为 BDT;QZSS单系统文件缺省为 QZS;IRNSS单系统文件缺省为 IRN;对于混合系统文件,应标明其所采用的导航系统时间的标识符。
4 . 2 文件头部分
4 . 2 . 1 基本格式
GNSS接收机数据自主交换格式文件的头部分的每一行为一条头记录。 每条头记录长度通常为80 个 ASCII码字符(1 字符/列),其中,第 1 ~ 60 列为头记录的信息部分,第 61 ~ 80 列为头记录的标识 。具体示例参见附录 A。
4 . 2 . 2 头记录标识
头记录标识(第 61~80 列)具有统一规定的格式,是对该行第 1~60 列信息部分的内容作说明。 4 . 2 . 3 头记录的排列顺序
除以下要求外,其他头记录的顺序可以 自 由排列,参见附录 A示例:
a) “RINEX VERSION/TYPE”在文件中应是第一条头记录;
b) 头记录“SYS/#/OBS TYPES”应先于“SYS/DCBS APPLIED”和“SYS/SCALE FACTOR”头记录;
c) 头记录“# OF SATELLITES”(如果存在的话)后应含有“PRN/ # OF OBS”头记录;
d) “END OF HEADER”是最后一条头记录。
4 . 2 . 4 头记录信息未知项的处理
在 GNSS接收机数据自主交换格式文件生成时,头记录信息部分的未知项可以置零或空缺,或是将整条头记录缺省。 在获取到该条头记录或该项的值以前,读取 GNSS 接收机数据自主交换格式文件的程序,可将缺省的头记录或缺失项置零或置空格。
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4 . 2 . 5 头部分的读取
读取 GNSS接收机数据自主交换格式文件的程序应首先检查该文件的格式版本号,再依照该版本格式的定义对头部分进行读取处理。 如果发现该文件版本不能处理,或文件头部分中出现该版本格式未定义的头记录内容时,程序应提供报告。
4 . 2 . 6 时间系统
在单一系统(BDS、GPS、GLONASS、GALILEO、QZSS、IRNSS 或 SBAS) 的观测数据文件中,头记
录“TIME OF FIRST OBS”和“TIME OF LAST OBS”(如果存在)可以包含时间系统标识符;而在
GPS/GLONASS/GALILEO/BDS/QZSS/IRNSS/SBAS多系统组合的观测数据文件中,这两条头记录
则应包含时间系统标识符。
如果忽略时间系统间的微小偏差,在 RINEX 文件中 GLO 可与 UTC 取值一致,而 UTC 与 GPS、
式中:
ΔtLS-GPS —GPS导航电文给出的 GPS 时间与 UTC 的闰秒改正数;
ΔtLS-GAL—GALILEO 导航电文给出的 GAL 时间与 UTC 的闰秒改正数;
ΔtLS-BDT —BDS导航电文给出的 BDT 时间与 UTC 的闰秒改正数;
ΔtLS-QZS —QZSS导航电文给出的 QZS 时间与 UTC 的闰秒改正数;
ΔtLS-IRN —IRNSS导航电文给出的 IRN 时间与 UTC 的闰秒改正数。
GNSS接收机数据自主交换格式文件的头部分可以包含一条头记录“LEAP SECONDS”,用于记录本文件所采用的导航系统当前的闰秒改正值。
注 1 :不同文件中的闰秒记录会因系统不同而有所不同,如由 GPS历书发布的是自 1980 年 1 月 6 日 以来的 UTC 闰秒数,而由 BDS历书发布的则是自 2006 年 1 月 1 日 以来的 UTC 闰秒数。 对于 GAL 时间、GLO 时间、IRN 时
间、QZS 时间、BDT 时间、UTC(SU) 时间、UTC(USNO) 时间、UTC(NTSC) 时间与 GPS 时间之间的微小偏差(模 1 s后的小数秒数值),会在后处理过程中处理。
注 2 : UTC(SU)为俄罗斯产生和保持的协调世界时,UTC(USNO) 为美国海军天文台产生和保持的协调世界时, UTC(NTSC)为中国科学院国家授时中心产生和保持的协调世界时。 GAL 时间直接溯源到巴黎的 UTC(BI- PM) 。
注 3 : GNSS接收机记录数据时,可独立采用任何一种时间系统,如需其他系统时间可依据以上公式通过 UTC进行
相应转换。 例如,观测时刻采用 BDT 时,转换为 GPS 时间的时刻,可以简单计算为 TGPS = TBDT + 14 s。
注 4 : RINEX文件记录的 GNSS各个卫星导航系统的 WN整周计数值与各个系统导航电文星历参数广播的 WN 整
周计数值有所不同,其差别与规则详见参考文献 RINEX 3.04 中 8.1“Time system identifier”中的表 20“Rela- tionship between GPS, QZSS, IRN, GST, GAL, BDS and Rinex Week Number”。
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5 GNSS观测数据文件
5 . 1 观测量
5 . 1 . 1 观测时间
观测时间是 GNSS观测数据文件中的基础观测量之一 。在 GNSS 观测数据文件的数据部分,观测时间(历元)应记录在每一组观测数据之前。
5 . 1 . 2 伪距
伪距是 GNSS观测数据文件中的基础观测量之 一 。伪距观测值等效于接收机的信号接收时间与卫星信号发射时间之间的时间差(乘以光速)。伪距中包含了由接收机钟差和卫星钟差以及其他偏差(如大气延迟、参考时间系统之间闰秒改正值之差)所导致的距离误差,伪距与几何距离的关系如式(6)所示:
PR=S+c ×(dTR -dTs + Δt) ……………………( 6 )
式中:
PR —伪距,单位为米(m) ;
S —几何距离,单位为米(m) ;
c —光速,单位为米每秒(m/s) ;
dTR —接收机时钟偏差,单位为秒(s) ;
dTS —卫星钟偏差,单位为秒(s) ;
Δt —其他偏差,单位为秒(s);当接收机与被测卫星采用不同的系统时间时,Δt还包含两者不同系统时间的闰秒改正值之差(该情况下的伪距修正参见 5 . 2 . 1) 。
5 . 1 . 3 载波相位
载波相位也是 GNSS观测数据文件中的基础观测量之一 。GNSS观测数据文件中记录的相位观测量应以整周为单位记录(记录值可以包含周的小数部分)。平方型接收机观测的载波相位半周数也应转换为整周数后记录,并且用相应的观测量代码(见 5 . 3 . 3)进行标识(仅适用于 GPS) 。
相位观测量的变化与卫星到测站间的几何距离变化方向相同,与多普勒观测量的符号相反。 相邻的观测历元间的相位观测量(记录)应是连贯的(包含整周部分)。
因外部因素影响,如大气折射、卫星钟差等导致的相位变化,其观测量可暂不做修正。
在对同一卫星系统观测同一频率信号情况下,由于信号所经信道不同,会导致测得的相位有差异。为确保相位观测量的一致性,可以对相位观测量进行(信道时延/码间偏差)修正。
如果接收机或转换软件使用实时获取的接收机钟差 dTR 进行观测量校正,则应对时间、伪距、载波相位三个观测量进行同步修正,参见 5 . 2 . 2 。
5 . 1 . 4 多普勒观测量
多普勒观测量可作为附加观测量记录在 GNSS观测数据文件中。 当卫星飞近地球时,该观测量为正值;远离地球时为负值。
5 . 1 . 5 其他观测量
某些接收机还可能生成电离层延迟和观测跟踪某颗卫星的接收机通道编号等准观测量,也可记录
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在观测数据文件中。
电离层延迟采用相位延迟量(以整周为单位)进行记录,且对于每一颗卫星仅记录一个观测值。 如GNSS观测数据文件中包含电离层延迟,则应利用该数据对相位及伪距的原始观测值进行修正。
作为准观测量的接收机通道号,采用 1~99 的整数编号记录。 每个通道号用两位有效数字表示,格式为 F14 . 3 。 当一颗卫星由多通道观测跟踪时,所列通道号应不超过 5 个,并按观测顺序在该数据域内右对齐排列。
示例 1 : 0910 . 000 表示的通道号为 9 和 10 ;
示例 2 : 010203 . 000 表示的通道号为 1 、2 和 3 。
5 . 2 基础观测量的修正
5 . 2 . 1 伪距观测量的系统时间差修正
对于 GPS/GLONASS/ GALILEO /BDS/QZSS/IRNSS兼容接收机各系统卫星的原始伪距观测
值一般都是基于同一接收机时钟得到的,为使观测数据文件所记录的伪距值能够符合本标准规定的格式域,应修正原始观测值,具体情况及其修正方法如下:
a) 对于采用 GLO 时间的接收机产生的 GPS(或 GALILEO、IRNSS、QZSS) 的伪距原始观测值,
可按照式(7)进行修正:
PR’GPS = PRGPS + c × △t ……………………( 7 )
式中:
PR’GPS —修正后的 GPS伪距观测值,单位为米(m) ;
PRGPS —原始的 GPS伪距观测值,单位为米(m) ;
c —光速,单位为米每秒(m/s), 同样适用式(8) ~式(12) ;
△t — GPS(或 GAL、IRN、QZS)时间与 GLO 时间(随 UTC 闰秒)之间的整秒差,单位为秒 (s)。
b) 对于采用 GPS(或 GAL、IRN、QZS)时间的接收机产生的 GLONASS 的伪距原始观测值,可按照式(8) 进行修正:
PR’GLO = PRGLO - c × △t ……………………( 8 )
式中:
PR’GLO —修正后的 GLONASS伪距观测值,单位为米(m) ;
PRGLO —原始的 GLONASS伪距观测值,单位为米(m) ;
△t —GPS(或 GAL、IRN、QZS)时间与 GLO 时间之间的整秒差,单位为秒(s)。
c) 对于采用 GLO 时间的接收机产生的 BDS 的伪距原始观测值,可按照式(9)进行修正:
PR’BDS = PRBDS + c × △t ……………………( 9 )
式中:
PR’BDS —修正后的 BDS伪距观测值,单位为米(m) ;
PRBDS —原始的 BDS伪距观测值,单位为米(m) ;
△t —BDT 时间与 GLO 时间(随 UTC 闰秒)之间的整秒差,单位为秒(s)。
d) 对于采用 BDT 时间的接收机产生的 GLONASS 的伪距原始观测值,可按照式(10)进行修正:
PR’GLO = PRGLO - c × △t ……………………( 10 )
式中:
PR’GLO —修正后的 GLONASS伪距观测值,单位为米(m) ;
PRGLO —原始的 GLONASS伪距观测值,单位为米(m) ;
GB/T 27606—2020
△t —BDT 时间与 GLO 时间(随 UTC 闰秒)之间的整秒差,单位为秒(s)。
e) 对于采用 GPS(或 GAL、IRN、QNS) 时间的接收机产生的 BDS 的伪距原始观测值,可按照式(11)进行修正:
PR’BDS = PRBDS - c × △t ……………………( 11 )
式中:
PR’BDS —修正后的 BDS伪距观测值,单位为米(m) ;
PRBDS —原始的 BDS伪距观测值,单位为米(m) ;
△t —GPS(或 GAL、IRN、QZS)时间与 BDT 时间之间的整秒差,单位为秒(s)。
f) 对于采用 BDT 时间的接收机产生的 GPS(或 GALILEO、IRNSS、QZSS) 的伪距原始观测值,可按照式(12)进行修正:
PR’GPS = PRGPS + c × △t ……………………( 12 )
式中:
PR’GPS —修正后的 BDS伪距观测值,单位为米(m) ;
PRGPS —原始的 BDS伪距观测值,单位为米(m) ;
△t —GPS(或 GAL、IRN、QZS)时间与 BDT 时间之间的整秒差,单位为秒(s)。
5 . 2 . 2 接收机钟差修正
如果接收机或转换软件能够实时获得接收机钟差 dTR,则应利用 dTR 同时对时间、伪距和相位三个观测量按照式(13) ~式(15)进行修正:
式中:
Timecorr —修正后的观测时间,单位为秒(s) ;
Timer —原始观测时间,单位为秒(s) ;
dTR —接收机钟差,单位为秒(s) ;
c —光速,单位为米每秒(m/s) ;
PRcorr —修正后的伪距观测值,单位为米(m) ;
PRr —原始伪距观测值,单位为米(m) ;
Phasecorr —修正后的相位观测值,单位为周;
Phaser —原始相位观测值,单位为周;
f —载波频率,单位为周每秒(周/s)。
在观 测 数 据 文 件 中,接 收 机 钟 差 dTR 为 可 选 记 录。 该 文 件 的 头 部 分 中 应 包 含 头 记 录“RCV CLOCK OFFS APPL”,用以明确是否对观测数据进行了接收机钟差修正。
在 GNSS多系统互操作时,其伪距观测量的闰秒改正值偏差修正方法可参见附录 B。
5 . 3 GNSS观测数据文件的头部分
5 . 3 . 1 组成
GNSS观测数据文件的头部分由“RINEX VERSION/TYPE”到“END OF HEADER”为止的若干条头记录组成,见表 5 。
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5 . 3 . 2 文件生成时间
观测数据文件中的头记录“PGM/RUN BY/DATE”用于说明 该 文 件 的 生 成 时 间,其 格 式 定 义如下:
5 . 3 . 3 观测量代码
观测数据文件的头部分中用观测量代码来标识不同类型的观测量及其属性,观测量代码列表见表 2。该码的结构为 tna,具体定义如下:
a) t:观测量的类型代码:
—C:伪距;
—L:载波相位;
—D:多普勒;
—S:信号强度。
b) n:频段/频率代码,其值为 1 , 2 , … , 8 , 9 。
c) a:属性代码,用于标识观测量的跟踪模式或信号分量(例如:I 、Q 等);对于组合码(如 M+L)或信号分量(如 I+Q)组合跟踪模式,其属性代码为“X”。
示例:观测量代码:
L1C:既可代表 L1 频段源自 C/A码的载波相位(对于 GPS 系统);也可代表 G1 频段源自 C/A码的载波相位(对于 GLONASS 系统);还可代表 E2-L1-E1 频段源自 C信道的载波相位(对于 GALILEO 系统)。
C2L:可以代表源自 L信道的 L2C伪距(对于 GPS 系统)。
C2I:可以代表 B1 频段源自 I信号分量的伪距(对于 BDS 系统)。
C2X:可以代表源自组合码(M+L) 的 L2C伪距(对于 GPS 系统)。
在 GPS 的反欺骗(AS)模式下,用代码“N”标识无码 GPS接收机(平方型接收机)的观测量属性;用代码“D”标识半无码的接收机(该机先用 C/A码跟踪一个频率,同时又用无码方式来跟踪第二频率)的观测量属性;AS下用 Z跟踪技术或类似技术在“P 码”频段修复伪距和相位的观测量,则用代码“W”标识其属性;Y码跟踪接收机的观测量,其属性代码标识为“Y”。
当未知跟踪模式或未知收测信号分量时,观测量的属性代码“a”可留置空格。 但是,在相同卫星导航系统的同一观测量类型代码下,或相同频段代码的同一观测量类型下,对其属性代码应避免“将属性代码留置空格”与“标识属性代码”两种方式混合使用,例如,不准许“带有属性标识 S 的观测量代码” L2S与“属性代码留置空格的观测量代码”L2 同时使用,但允许“带有属性标识 S 的相位观测量代码” L2S与“属性代码留置空格的伪距观测量代码”C2 同时使用,见表 2 。
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表 2 观测量代码
GB/T 27606—2020
表 2(续)
GB/T 27606—2020
表 2(续)
GB/T 27606—2020
表 2(续)
5 . 3 . 4 观测量代码和相位校准
观测量代码和同频段信号的相位校准如表 3 所示。
表 3 观测量代码和同频段信号的相位校准
GB/T 27606—2020
表 3(续)
GB/T 27606—2020
表 3(续)
GB/T 27606—2020
表 3(续)
5 . 3 . 5 特殊观测量代码
5 . 3 . 5 . 1 电离层延迟观测量代码
对应于电离层延迟观测量的代码具体定义如下:
t:观测量类型代码,用“I”标识;
n:频段/频率代码,其值为 1 , 2 , … , 8 , 9 ;
a:属性代码,置为空白。
5 . 3 . 5 . 2 观测接收通道编号代码
对应于接收机收测通道号,其代码 tna具体定义如下:
t:观测量类型代码,用“X”标识;
n:频段/频率代码,为 0 ;
a:属性代码,置为空白。
5 . 3 . 6 观测量代码与观测量记录的对应
GNSS观测数据文件头部分中的头记录“SYS/#/OBS TYPES”是对该文件观测数据记录的说明。由于同一观测量代码对于不同的卫星系统,其所代表的观测量类型不尽相同,因此,头记录“SYS/#/ OBS TYPES”中首先应标注卫星系统标识符,其后是对该类卫星进行测量的观测量代码的数量和相应的观测量代码的列表。 在该文件的数据部分,对于每一个观测历元下的各颗卫星的全部观测数据,都应
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按照头记录“SYS/#/OBS TYPES”中的观测量代码列表顺序进行记录。
5 . 3 . 7 测站点类型
头部分中的测站点类型(关键字)定义如表 4 所示。
表 4 测站点类型
在 GNSS观测数据文件中,除“GEODETIC”和“NON_ GEODETIC”类型以外,其他测站点类型均应标识。 同时,在某一接收机进行多点测量时,还应利用历元标志 2 和标志 3 来标识测站点的动态与静态之间的转换。 历元标志 2 和标志 3 的含义见表 9 。
此外,用户也可以根据项目需要自定义测站点类型关键字。
5 . 3 . 8 比例因子
比例因子(为 1 、10 或 100 等 10 的整数倍)标识在可选头记录“SYS/SCALE FACTOR”中,表示在文件记录时对原始观测值的放大倍数。 例如,比例因子为 10 时,则文件中记录的原始相位观测值就由原来只能记录到 0 . 001 周扩展记录到 0 . 0001 周 。
5 . 3 . 9 运动物体上的数据记录
运动物体上接收机记录的观测数据是在某一载体坐标系下,因此应在“头部分”中特别附加以下头记录:
a) 载体坐标系中的天线参考点(ARP) 的位置,即天线上的一个被定义的点,例如天线前置放大器的底面中心。 对于运动物体,ARP在载体坐标系下的位置被记录在观测数据文件的头记录“ANTENNA: DELTA X/Y/Z”中 。
b) 天线径向矢量:表示接收机天线与卫星天线连线方向的单位矢量,对于运动物体,是以载体坐标系下的单位矢量的形式记录到观测数据文件的头记录“ANTENNA: B. SIGHT XYZ”中。
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c) 天线起始方位:对于运动物体,天线的起始方位是以载体坐标系下的单位矢量的形式记录到观测数据文件的“ANTENNA: ZERODIR XYZ”头记录中;而固定测站点上的倾斜天线的起始方位是以北/东/高(左 手)本 地 坐 标 系 下 的 单 位 矢 量 的 形 式 记 录 到“ANTENNA: ZERODIR XYZ”中。
d) 运动物体的质心位置(针对于空间飞行器上的接收装置):运动物体的质心位置可以记录在观测数据文件的头记录“CENTER OF MASS: XYZ”中。
e) 平均 相 位 中心:平 均 相 位 中 心 的 位 置 可 以 记 录 在 观 测 数 据 文 件 的 头 记 录“ANTENNA: PHASECENTER”中。
5 . 3 . 10 码间偏差的修正
如果引入算法模型进行了码间偏差的修正,则应在观测数据文件中用头记录“SYS/DCBS AP- PLIED”进行相应说明,见表 5 。
5 . 3 . 1 1 天线相位中心偏差修正
如果引入相位中心变化模型对观测值进行了天线相位中心偏差修正,则应在观测数据文件中用头记录“SYS/PCVS APPLIED”进行相应说明,见表 5 。
5 . 3 . 12 GNSS观测数据文件的头部分格式
GNSS观测数据文件的头部分格式见表 5 。
表 5 GNSS观测数据文件的头部分格式
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表 5(续)
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表 5(续)
GB/T 27606—2020
表 5(续)
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表 5(续)
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表 5(续)
GB/T 27606—2020
表 5(续)
5 . 4 GNSS观测数据文件的数据部分
5 . 4 . 1 观测数据的记录规则
每条(行)观测数据记录都以卫星编号 snn开始,历元记录则以符号“>”开始。
以多系统组合的 GNSS 观测数据文件为例,头部分中的头记录“SYS/#/ OBS TYPES”示例见表 6,对应数据部分的记录示例见表 7 。
表 6 头记录“SYS/#/OBSTYPES”示例
表 7 观测数据记录的示例
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5 . 4 . 2 信号强度
在 GNSS观测数据文件中,对表示载噪比情况的原始信号强度(sn_raw,单位:dBHz)采用信号强度等级(sn_rnx)进行记录。 信号强度等级计算方法按照式(16),等级划分对应表见表 8 。 观测数据文件的头部分中通过头记录“SIGNAL STRENGTH UNIT”说明原始信号强度的单位为 dBHz。
信号等级(sn_rnx) =MIN(MAX(INT(原始信号强度 sn_raw/6) ,1) ,9) ……( 16 )
信号强度等级划分对应见表 8 。
表 8 信号强度等级划分对应表
5 . 4 . 3 半波长观测数据、半周模糊度的记录
半波长相位观测数据应转换为以整周数为单位进行记录,而半周模糊度只能以半波长为单位记录。如果接收机在 RINEX 文件中记录的观测数据既包含整周也包含半周跟踪数据,则在文件头部分“SYS/#/OBSTYPES”应分别标明两种观测数据类型的观测代码。
一些接收机在特殊情况下(例如在捕获过程中或失锁之后)有可能通过半周模糊度得到并记录整周观测数据,此时,在 GNSS观测数据文件中,通过将失锁标识符(LLI)的 Bit 1 置位来对此种情况进行标识,见表 9 。
5.4.4 GNSS观测数据文件数据部分的格式
GNSS观测数据文件数据部分的记录格式见表 9 。
表 9 GNSS观测数据文件的数据记录格式
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表 9(续)
GB/T 27606—2020
表 9(续)
6 GNSS导航数据文件
6 . 1 GNSS导航数据文件的头部分
对于所有卫星系统来说,其导航数据文件的头部分格式都是相同的。 在多系统组合的 GNSS 导航数据文件中,除可以统一定义的内容外,对于依系统而定的头记录则应对每一卫星系统重复记录。
GNSS导航数据文件的头部分说明见表 10 。
表 10 GNSS导航数据文件的头部分说明
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表 10(续)
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表 10(续)
GB/T 27606—2020
表 10(续)
6.2 GNSS导航数据文件的数据部分
6 . 2 . 1 概述
对于所有卫星系统来说,其导航数据文件中的数据部分格式都是相同的,且数据均以浮点型数字进行记录。 在多系统组合的 GNSS导航数据文件中,由于各卫星系统的导航数据记录内容与各自的导航电文直接相关,因此记录的条数和具体内容会有所不同。
6 . 2 . 2 常用参数
适用于各卫星系统的导航电文常用参数见表 11 。
表 1 1 导航电文常用参数
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表 1 1(续)
6 . 2 . 3 GNSS导航数据文件 —GPS数据部分
GNSS导航数据文件的 GPS数据记录说明见表 12 。
表 12 GNSS导航数据文件的 GPS数据记录说明
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表 12(续)
6 . 2 . 4 GNSS导航数据文件 —GLONASS数据部分
GNSS导航数据文件的 GLONASS数据记录说明见表 13 。
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表 13 GNSS导航数据文件的 GLONASS数据记录说明
6 . 2 . 5 GNSS导航数据文件 —GALILEO数据部分
GALILEO 开放式服务有两种导航电文,即 F/NAV 和 I/NAV。 采用 GNSS 接收机数据自主交换格式对这两种导航电文进行记录时,其数据部分的内容结构基本相同,且都与 GPS 导航电文相近。 但个别项存在一些差异,例如,两种电文中的卫星钟参数均是源于双频无电离层线性组合,但 F/NAV 电文中的卫星钟参数源于 E5a-E1 频率组合;而 I/NAV 电文中的卫星钟参数则是源于 E5b-E1 频率组合。因此在 BROADCAST ORBIT-5 记录中,用第二个参数(第 8 和第 9 比特位)来标明卫星钟参数来源于某“频率对”的组合。
对于导航数据文件中含比特置位信息的参数记录值(如 GALILEO 导航数据文件的数据部分中BROADCAST ORBIT-5 和 BROADCAST ORBIT-6 的第二个参数),可按下述步骤解析:
a) 将 GNSS接收机数据自主交换格式文件中记录的浮点型数字按“最接近的数”取整;
b) 按 2 的幂指数分解该整数,从而得到置位信息。
示例:0.170000000000D+02→ 17=24 +20 → 比特 4 和 0 置位,即为 1,其他位均为 0。
GNSS导航数据文件的 GALILEO 数据记录说明见表 14 。
GB/T 27606—2020
表 14 GNSS导航数据文件的 GALILEO数据记录说明
GB/T 27606—2020
表 14(续)
6 . 2 . 6 GNSS导航数据文件 —BDS数据部分
GNSS导航数据文件的 BDS数据记录说明见表 15 。
表 15 GNSS导航数据文件的 BDS数据记录说明
GB/T 27606—2020
表 15(续)
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6.2.7 GNSS导航数据文件 —QZSS数据部分
GNSS导航数据文件的 QZSS数据记录说明见表 16 。
表 16 GNSS导航数据文件的 QZSS数据记录说明
GB/T 27606—2020
6 . 2 . 8 GNSS导航数据文件 —IRNSS数据
GNSS导航数据文件的 IRNSS数据记录说明见表 17 。
表 17 GNSS导航数据文件的 IRNSS数据记录说明
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表 17(续)
6 . 2 . 9 GNSS导航数据文件 —SBAS数据部分
SBAS导航数据文件的记录格式及其项 目 内容,基本与 GLONASS导航数据记录相类似,有所不同的是其采用的时间系统是 SBAS 卫星系统时间,而不是 GLONASS 导航数据文件采用的 UTC 时间。
SBAS/QZSS L1 SAIF导航数据文件的数据部分说明见表 18 。
表 18 SBAS导航数据文件的数据记录说明
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表 18(续)
7 气象数据文件
7 . 1 概述
气象数据文件是一种独立的 GNSS接收机数据自主交换格式文件类型,对于某些附带气象观测功能的接收机或与接收机同步观测的气象设备,可以采用气象数据文件记录观测数据。
7 . 2 气象数据文件的头部分
气象数据文件的头部分说明见表 19 。
表 19 气象数据文件的头部分说明
GB/T 27606—2020
表 19(续)
7 . 3 气象数据文件的数据部分
气象数据文件的数据记录说明见表 20 。
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表 20 气象数据文件的数据记录说明
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附 录 A
(资料性附录)
GNSS接收机数据自主交换格式数据文件
A.1 GNSS观测数据文件示例
A.1 . 1 GNSS观测数据文件示例 1 为:
GB/T 27606—2020
GB/T 27606—2020
A.1 . 2 GNSS观测数据文件示例 2 为:
----l---1 l(---l ---2l()------3(---l---4l(---]---5()---l---6 l(---l---70)---l---8 l (-
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