GPS接口控制文件参考模板

1、1 / 99ICS 33.200M 53 备案号：SJ /T XXXX-XXXXGPS 接口控制文件GPS interface control document(报批稿) -发布 -实施中华人民共和国电子行业标准中华人民共和国信息产业部 发布SJ目 次前言 .II1 范围 .12 术语、定义和缩略语 .12.1术语和定义.12.2缩略语.43 要求 .53.1 接口定义 .53.2 接口认证 .63.3 接口要求 .114 注释 .284.1 用户距离精度.284.2 SV 型号（BLOCK）定义 .294.3 应用区间定义 .294.4 GPS 周数.294.5 日历年 .294.6 GPS

2、 天.304.7 L5 民用信号.304.8 注释 .30附录 A(规范性附录) GPS 导航数据 D(T)的数据结构 .32附录 B（规范性附录） GPS L2CNAV 导航数据 DC(T)的数据结构.71参考文献 .85前 言请注意本标准的某些内容有可能涉及专利。本标准的发布机构不应承担识别这些专利的责任。本标准的附录 A 和附录 B 为规范性附录。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：清华大学、北京安华北斗信息技术有限公司。 本标准主要起草人：过静珺、罗鸣、李冬航、王留朋、吴宪、金慧华、丁志刚、朱贤泽、王淑伟。 GPS 接口控制文件1 范围本标准规定了全球定位系统(GPS

3、)的空间段(SS)与 GPS 导航用户段(US)之间的接口相关要求。本标准适用于 GPS 系统与应用研究。2 术语、定义和缩略语下列术语、定义和缩略语适用于本标准。2.1术语和定义2.1.1GPS 空间段GPS space segment指 GPS 的空间星座，它按设计由分布在 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。GB/T 19391-2003，定义 2.82.1.2GPS 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

4、起来的数据通信网络。GB/T 19391-2003，定义 2.92.1.3GPS 用户段GPS user segment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。GB/T 19391-2003，定义 2.102.1.4Block ，A，R，R-M，F，卫星Block ，A，R，R-M，F，satellites指 GPS 的各代卫星的名称。Block 是原型卫星；Block和A 是目前的基本工作卫星；Block R 和R-M 是正在发射的替补卫星；Block F 是后继卫星，Block 是在规划中的 2010 年以后发射的卫星。GB/T 19391

5、-2003，定义 2.112.1.5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 卫星类同的作用。GB/T 19391-2003，定义 2.122.1.6星历ephemeris描述天体的空间位置的轨道参数。GB/T 19391-2003，定义 2.162.1.7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。GB/T 19391-2003，定义 2.172.1.8历书almanacGPS 卫星电文中包含的所有在轨

6、卫星的粗略轨道参数。GB/T 19391-2003，定义 2.192.1.9历元epoch指一个时期和一个事件的起始时刻或者表示某个测量系统的参考日期。GB/T 19391-2003，定义 2.202.1.10伪随机噪声码pseudo random noise（PRN）code一种具有与白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。GB/T 19391-2003，定义 2.212.1.11粗/捕获码coarse/acquisition codeC/A 码C/A code用于调制 GPS 卫星 L1 载频信号

7、的民用伪随机码。GB/T 19391-2003，定义 2.212.1.12精码precise codeP 码P code曾经用于调制 GPS 卫星 L1 和 L2 载频信号的伪随机码。GB/T 19391-2003，定义 2.222.1.13P（Y）码P（Y）codeY 码Y codeGPS 卫星用于调制 L1 和 L2 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。GB/T 19391-2003，定义 2.232.1.14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

8、线相位中心间的距离。GB/T 19391-2003，定义 2.372.1.15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。GB/T 19391-2003，定义 2.412.1.16GPS 天线相位中心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。GB/T 19391-2003，定义 2.692.1.17均方根误差root mean square（RMS）表明 GPS 观测值数据质量的参

9、数，其值越小，数据质量越好。GB/T 19391-2003，定义 2.752.1.18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。GB/T 19391-2003，定义 2.762.1.19GPS 导航电文GPS navigation message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。GB/T 19391-2003，定义 2.782.1.20转换字hand over word（HOW）GPS 导航电文中的

10、转换字载有时间信息，用于在 P（Y）码接收机中辅助从 C/A 码跟踪状态转换到 P（Y）码跟踪状态。GB/T 19391-2003，定义 2.792.1.21Z-计数Z-countGPS 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（HOW）之前，用29 位二进制数表示，单位为 1.5s，一个 Z-计数为 6s。GB/T 19391-2003，定义 2.802.1.22协调世界时universal time coordinated（UTC）以世界时作为时间初始基准，以原子时作为时间单元（s）基础的标准时间。GB/T 19391-2003，定义 5.32.1.23GPS 时间G

11、PS time俗称 GPS 系统时间。根据地面监控站和卫星上的原子钟的时间加权而得到的，作为GPS 信号的时间基准。GB/T 19391-2003，定义 5.172.1.24GPS 周数GPS week number是从 1980 年 1 月 6 日开始累计的星期数。GB/T 19391-2003，定义 5.212.2缩略语AI 可用性指示(Availability Indicator)AODO 数据偏移龄期(Age of Data Offset)A-S反欺骗(Anti-Spoofing) Autonav自主导航(Autonomous Navigation) BPSK二进制相移键控(Bi-Ph

12、ase Shift Key) CPS每秒周数(Cycles Per Second) CRC 循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check) CS控制段(Control Segment) DN天数(Day Number) EAROM 电可擦写的只读存储器(Electrically Alterable Read-Only Memory)ECEF 地心地固坐标系(Earth-Centered Earth-Fixed) ECI地心惯性坐标系(Earth-Centered Inertial) EOE地球边缘(Edge-of-Earth) EOL卫星寿命终点(End of Life) ER

13、D距离偏差估计(Estimated Range Deviation) FEC前向纠错(Forward Error Correction) GPS全球定位系统(Global Positioning System) HOW 转换字(Hand-Over Word) ICC 接口控制订约者(Interface Control Contractor) ICD 接口控制文件(Interface Control Document) ID 标识(Identification) IODC 时钟数据龄期(Issue of Data Clock) IODE 星历数据龄期(Issue of Data Ephemeri

14、s) ISC 信号间改正(Inter-Signal Correction) LSB 最低(有效)位(Least Significant Bit) LSF 未来的闰秒(Leap Seconds Future ) L2C L2 民用信号(L2 Civil-Signal ) L2CL L2 民用长码(L2 Civil- Long Code) L2CM L2 民用中码(L2 Civil-Moderate Code ) L2CNAV L2 民用导航(L2 C Navigation) MCS 主控站(Master Control Station) MSB 最高(有效)位(Most Significant

15、Bit) NAV 导航(Navigation) NDUS 核探测用户段(Nudet Detection User Segment) NMCT 导航电文改正表( Navigation Message Correction Table)NSC非标准 C/A 码(Non-Standard C/A Code) NSCL 非标准 L2CL 码(Non-Standard L2CL-Code ) NSCM 非标准 L2CM 码(Non-Standard L2CM-Code ) NSY非标准 Y 码(Non-Standard Y-Code) OBCP （星、舰等）载计算程序(On-Board Computer

16、 Program) OCS运行控制段(Operational Control Segment) PRN 伪随机噪声（码）(Pseudo-Random Noise) RF 射频(Radio Frequency ) RMS 均方根误差(Root Mean Square) SA 选择可用性(Selective Availability)SEP 球概率误差(Spherical Error Probable) SPS 每秒符号数(Symbols Per Second) SS 空间段(Space Segment) SV 空间飞行器（卫星）(Space Vehicle) SVN 空间飞行器（卫星）序号(Sp

17、ace Vehicle Number) TBD 待定(To Be Determined) TBS 待补充(To Be Supplied) TLM 遥测(Telemetry) TOW 周时(Time Of Week ) UE 用户设备(User Equipment) URA 用户距离精度(User Range Accuracy) URE 用户距离误差(User Range Error ) US用户段(User Segment) USNO 美国海军天文台(U.S. Naval Observatory) UTC协调世界时(Coordinated Universal Time)WGS84 1984 世

18、界大地坐标系(World Geodetic System 1984)WN周数(Week Number)WNe 扩展周数(Extended Week Number)3 要求3.1 接口定义如图 1 所示，GPS 空间段(SS)和 GPS 导航用户段(US)之间的接口由两个射频链路组成：L1 和 L2。利用这些链路，GPS 卫星可提供连续的覆盖全球的信号，为 GPS 用户提供导航所需的测距码和系统数据。具备适当装备的用户可以接收超过一定仰角的卫星信号。 L1 L2图 1卫星/导航用户接口GPS 空间段星载计算程序（OBCP）卫星（SV）GPS 用户段（US）3.2 接口认证L 频段链路的载波一般由

19、一个或多个比特序列调制，每个序列通常为由伪随机噪声序列码和下行链路系统数据(即导航数据)模 2 和产生的复合信号。3.2.1 测距码三种伪随机噪声序列码及其特点为：精码(P 码)为主要导航测距码；Y 码用于反欺骗模式启动时替代 P 码；粗码(C/A 码)主要是用来捕获 P 码或 Y 码(表示为 P(Y)码)。所有 GPS卫星都用同样的 L 频段传送信号，码分多址技术能够将不同卫星加以识别和区分。这些卫星可在需要时故意发射“不正确”的 C/A 码和 P(Y)码，以保证用户不会因为卫星参考频率系统发生故障而接收和使用异常导航信号。这两种“不正确”的码被称为非标准 C/A 码(NSC)和非标准 Y

20、码(NSY)。Block II-R、IIF 及其后代卫星还发送另外两个伪随机噪声序列测距码，即 L2 民用中码(L2CM)和 L2 民用长码(L2CL)。这些卫星会在需要时故意发送“不正确”的 L2CM 码和L2CL 码，以保证用户不会因为卫星参考频率系统发生故障而接收和使用异常导航信号。这两种“不正确”的码被称为非标准 L2CM 码(NSCM)和非标准 L2CL 码(NSCL)。GPS 卫星应在接收到控制中心命令时，能独立启动和终止播发 NSCM 码和(或)NSCL 码。3.2.1.1 P 码 用于第 i 号卫星的伪随机噪声 P 码，记为 Pi(t)，是一个码周期长度为 7d，码率为10.2

21、3Mbps 的测距码。P 码序列由 X1 和 X2 两个子序列模 2 和产生，X1 和 X2 码长分别为15345000 和 15345037。将 X2 序列选择性延迟 1 至 37 码元，即构成了 X2i序列，这样，通过基码产生技术即可生成 37 个互异的、长度均为一周的 P 码序列。其中，32 个 P 码序列已被分配用在卫星上，其余 5 个 P 码序列保留为其它用途(比如地面发送等)。这些 P 码序列按卫星编号(或其它用途)分配的码相位见表 1。3.2.1.2 Y 码伪随机噪声 Y 码通常在反欺骗模式下被激活时用以代替 P 码。3.2.1.3 C/A 码用于第 i 号卫星的伪随机噪声 C/

22、A 码，记为 Gi(t)，是一个码周期长度为 1ms、码率为1.023Mbps 的 Gold 码（简称 G 码） 。Gi(t)序列由 G1 和 G2i两个子序列模 2 和生成，G1 和G2i均为码长为 1023 的线性序列。G 码历元与 P 码的 X1 历元同步，如表 1 所示。将 G2 序列选择性延迟 5 至 950 码元即构成 G2i序列，由此生成 36 个互异的 C/A 码序列。这些 C/A码序列按 GPS PRN 号的排列见表 1。表 1码相位赋值码相位选择码延迟位移SV IDGPS PRN号C/A(G2i)(X2i)C/APC/A 码前 10 位（八进制表示）aP 码前 12 位（八

23、进制表示）1234567891011121314151617181920212223242526272829303132 c1234567891011121314151617181920212223242526272829303132332637485919210182931023345667788991014253647586913465768798101627384951012345678910111213141516171819202122232425262728293031323356781718139140141251252252552562572584694704714724734

24、745095125135145155168598608618628631234567891011121314151617181920212223242526272829303132331440162017101744113314551131145416261504164217501764177217751776115614671633171517461763106317061743176117701774112714531625171217454444400042224333437743554344434043424343434343434343434343434343434343434342

25、43434343434343434343434343434343434343424343434343434343表 1（续）码相位赋值码相位选择码延迟位移SV IDGPS PRN号C/A(G2i)(X2i)C/APC/A 码前 10 位（八进制表示）aP 码前 12 位（八进制表示）cccc34b353637b4101728410343536379509479489503435363717131134145617134343434343434343注：码相位的赋值是成对的，其组成包括 C/A 码相位和 P 码相位。a该列是用八进制表示 C/A 码前十位，第一个数字“1”为码片的首位“1” ，后

26、三位数字为码片的后 9 位，用八进制表示。 （比如：图示中伪随机信号编号为 1 的 C/A 码前十位实际为 1100100000） 。b C/A 码 34 和 C/A 码 37 是一样的。c伪随机码序列的 33 至 37 保留，用于其他用途（比如：地面发射） 。3.2.1.4 L2CM 码(IIR-M，IIF 及后代卫星)用于第 i 号卫星的伪随机噪声 L2CM 码，记为 CM，i(t)，是码周期长度为 20ms、码率为511.5kbps 的测距码。L2CM 码的历元与 P 码的 X1 历元同步。CM，i(t)为短周期线性模式序列，当计数到 10230 码元时重置为特定初始状态。按伪随机噪声码

27、号分配的初始状态见表2。3.2.1.5 L2CL 码(IIR-M，IIF 及后代卫星)用于第 i 号卫星的伪随机噪声 L2CL 码，记为 CL，i(t)，是码周期长度为 1.5s、码率为511.5kbps 的测距码。L2CL 码的历元与 P 码的 X1 历元同步。CL，i(t)与 CM，i(t) 序列用同样的码生成多项式产生，为短周期线性序列，当计数到 767250 码元时重置为特定初始状态。按伪随机噪声码号分配的初始状态见表 2。3.2.1.6 非标准码 NSC，NSCM，NSCL 及 NSY 码用于在卫星参考频率系统出故障时保护用户（见 3.2.1） ，因为不能为用户所用，所以本标准中不定

28、义。表 2码相位赋值（BlockIIR-M，BlockIIF 及其后代卫星）移位寄存器初始状态（八进制）移位寄存器结束状态（八进制）SV IDGPS PRN号L2CML2CLL2CM aL2CL b123456789101112131412345678910111213147424176647560140350027471440662657246014034717032327331245100706173163610475416217330310467135121450244376060212640032306553516241457725066103622203600167104061040

29、011433450530233266525212762061247770155633745615220760231635251177764506065163550030373435525660020344450347234437115112220134630552136670445246523226535057033445203027752442055062361740026543055314350705716304312512677242361675160667717564050472026240527704337617436651330157266106115113521503230512

30、66046305611373504676773272572634731320771表 2(续)码相位赋值（BlockIIR-M，BlockIIF 及其后代卫星）移位寄存器初始状态（八进制）移位寄存器结束状态（八进制）SV IDGPS PRN号L2CML2CLL2CM aL2CL b151617181920212223242526272829303132ccccc1516171819202122232425262728293031323334353637001314400222021506540264026205521705064022144120161274044023533724744327

31、045743577741201660700274134010247261713433445737324162311627434710452007722462133050172213500653703755077436136717361756675453435506112046515565671511621605402220002576207525163451266527765006760703501474556743747443615534726763621420720727474700521043222567263132765304746332245102300466255231716437

32、661701717047302222614207561123307240713073234043417535540745043056734731304103412120105365636111143324657110766462602405203177735650630177560653467107406576630221777100773266673100010710431037132624127475154624012275636742644341556514260662133501670631326563231516360030367366713543613232674654641733

33、155730125345000316074171313614001523662023457250330733254625055726476524061602066031012412526705144501615373171041637664100107264634251723257012032703702423注：另外还有一些其它的寄存器初始状态可以用于其它信号传输，包括未来任何增加的 SV。a短周期=10230。b短周期=767250。c伪随机码序列 33 至 37 保留，用于其他用途（比如：地面发射） 。3.2.2 导航数据导航数据 D(t)包括卫星星历、系统时间、星钟参数、状态信息及 C

34、/A 码与 P 码(或 Y码)的转换信息等。50bps 的数据先模 2 和到 P(Y)和 C/A 码上，生成的比特序列再调制 L1和 L2 载波。对一个给定的卫星，P(Y)和 C/A 码在 L1 及 L2 上所用的都是同一个导航数据序列 D(t)。导航数据 D(t)的特点和内容见附录 A。对 Block IIR-M 卫星，导航数据 D(t)也是模 2 和到 L2CM 码上，但其数据率可根据地面命令有两种选择：50bps 或 50sps（由 25bps 的导航数据 1/2 比率卷积编码生成）的数据流按指令模 2 和到 L2CM 码上。生成的序列与 L2CL 码以时分复用方式合并，合并后的比特序列

35、再用来调制 L2 载波。在 L2C 信号播发之前，Block IIR-M 卫星导航数据 D(t)和它在 L2CM 码上的调制也许会有改变。对于 Block IIF 及其后代卫星，L2CNAV 数据 Dc(t)包括星历、系统时间、星钟参数和状态信息等。Dc(t)是 25bps 的数据流，由 1/2 比率卷积编码产生，当被地面命令选择时，生成的 50sps 符号流模 2 和到 L2CM 码上，得到的序列与 L2CL 码以时分复用方式合并，合并后的比特序列再用来调制 L2 载波。有关 L2CNAV 数据 Dc(t)的内容和特点见附录 B。3.2.3 L1/L2 信号结构L1 链路由两个相位正交的载波

36、分量组成，每个载波分量由各自的比特序列以 BPSK 方式调制。一个分量的比特序列是 P(Y)和导航数据 D(t)的模 2 和，另一个分量的比特序列是C/A 码和导航数据 D(t)的模 2 和。对于 Block II/IIA 和 IIR 卫星，L2 链路仅用这两种序列中的一种来进行 BPSK 调制，采用哪一种序列由地面命令选择。第三种调制方式也是由地面命令在 L2 频道上选择：只用 P(Y)码，不含导航数据，作为调制信号。对于特定 SV，发送的所有信号(载波、码和数据)都是从同一星载频率源导出的。对于 Block IIR-M 卫星，L2 由两个载波分量组成，一个用 P(Y)码与导航数据 D(t)

37、的模 2 和或 P(Y)码来进行 BPSK 调制，另一个用地面命令选择的其它四个比特序列之一进行BPSK 调制。这四个可能的比特序列是：a）C/A 码与 D(t)的模 2 和；b）无数据的 C/A 码；c）码元依次以时分复用方式合成的比特序列，由包含 50bps 导航数据 D(t)的 L2CM码和无导航数据的 L2CL 码组成；d） 码元依次以时分复用方式合成的比特序列，由包含 50sps 卷积编码的导航数据D(t)的 L2CM 和无导航数据的 L2CL 码组成。包含 D(t)的 L2CM 码与 L2CL 码进行时分复用，速率是 1023kHz。L2CM 码首位与周历元的首位同步。对于 Blo

38、ck IIF 及其后代卫星，L2 由两个载波分量组成，一个用 P(Y)码与导航数据D(t)的模 2 和或 P(Y)码进行 BPSK 调制，而另一个用地面命令选择的其它三个比特序列之一进行 BPSK 调制。这三个可能的比特序列是：a）C/A 码与 D(t)的模 2 和；b）无数据的 C/A 码；c）码元依次以时分复用方式合成的比特序列，由包含 Dc(t)的 L2CM 码和无导航数据的 L2CL 码组成。含 50sps 符号流的 L2CM 码与 L2CL 码时分复用合并的速率是1023kHz。L2CM 码首位与周历元的首位同步。本条中所描述的码和信号的不同的配置与组合见表 3。表 3信号配置L1L

39、2bSV同相a正交相位a同相a正交相位aBlock/A/RP(Y)D(t)C/AD(t)P(Y)D(t)或C/AD(t)未应用BlockR-McP(Y)D(t)C/AD(t)P(Y)D(t)或P(Y)L2CMD(t)及 L2CL或L2CMD(t)及 L2CL或C/AD(t)或C/ABlockFP(Y)D(t)C/AD(t)P(Y)D(t)或P(Y)L2CMDc(t)及 L2CL或C/AD(t)或C/A注 1：该表仅定义了 3.2.3 中的 L1/L2 信号部分，并不是指所有的 L1/L2 信号。注 2：需要指出的是，在导航电文中没有标志或比特位用来直接表示 L2C 信号上播发哪种信号。=“异或

40、” （模 2 和） ；D(t)=速率为 50bps 的导航数据；D (t)= 速率为 25bps 的导航数据，通过 FEC 编码生成 50sps；Dc(t)= 速率为 25bps 的 L2CNAV 数据，通过 FEC 编码生成 50sps。a术语同步相位和正交相位仅用来指明两个载波分量之间的关系（比如：相差 90） 。b组成 L2 的两个载波分量可以没有正交关系，它们可以使用相同的相位广播（见 3.3.1.5） 。c见 3.2.2 中 BlockR-M L2C 信号。3.3 接口要求3.3.1 复合信号以下内容定义了 L 波段复合信号的特征。3.3.1.1 频率设计L 波段信号在以 L1 和

41、L2 为中心、带宽为 20.46MHz 的频段内。L1 和 L2 载波信号应从同一星载频率源导出。对于地面观测，实际接收到的频率为 10.23MHz。星上观测的载波频率和钟频与地面所观测的有偏差，则星上应对相对论效应进行补偿。钟频偏率 f/f=-4.464710-10，相当于 P 码的 10.23MHz 码率偏差f=-4.567410-3Hz，即10.22999999543MHz。正常情况下，L1 和 L2 各自的载波频率应分别为 1575.42MHz 和1227.6MHz。3.3.1.2 相关性损耗相关性损耗定义为在 20.46MHz 带宽内接收到的卫星信号功率与同样带宽理想相关器能恢复的功

42、率之差。在 L1 和 L2 频道上，当载波被 P(Y)码和导航数据流加在一起调制时，相关性损耗最大。在这种情况下，相关性损耗分配如下：a)SV 调制不完善时，相关性损耗为 0.6dB；b)理想用户接收机波形失真时，相关性损耗为 0.4dB(由 20.46MHz 滤波器造成) 。3.3.1.3 载波相位噪声未调制载波的相位噪声谱密度通过 10Hz 单边噪声带宽的锁相环跟踪，跟踪精度应达到0.1rad（RMS） 。3.3.1.4 杂散抑制在 L1 和 L2 所分配的 20.46MHz 带宽内，带内杂散应低于未调制载波 40dB。3.3.1.5 相位正交L1 的两个载波分量分别由两个独立比特序列 (

43、即 C/A 码数据和 P(Y)码数据) 调制，相位正交(误差范围100mrad)， 其中 C/A 码信号滞后 P 信号 90。定义 Pi(t)等于 0 时的 P 码载波相位为“0 相位角” ，P 码和 C/A 码发生器的输出应按以下方式控制各自信号相位：当 Pi(t)等于 1 时，P 载波发生 180反转；当 Gi(t)等于 1 时，C/A 载波超前 90；当 Gi(t)等于 0 时，C/A 载波滞后 90(即当 Gi(t)变化时，C/A 码发生 180的反转)。复合后发送信号的相位取决于两个调制信号的二进制状态，如表 4 所示。对 Block IIR-M、IIF 及其后代卫星，L2 的两个载

44、波分量的相位可以同上文描述的 L1一样是正交关系。但 L2 民用信号载波分量是由 3.2.3 所述的三种(Block IIF)或四种(Block IIR-M)比特序列之一来调制。L2 的两个载波分量也可以相位相同。最终合成的传输信号相位取决于调制信号的二进制状态、信号强度比率以及载波的两个分量相位的正交关系。这些考虑之外的 Block IIR-M 和 Block IIF 及其后代卫星所用的其它载波分量，将使复合传输信号相位关系超出表 4 中所列范围。表 4L1 发射信号合成相位b（仅限于 Block/BlockA 和 BlockR）码状态正常的 L1 合成信号相位aPC/A0-70.5109.

45、518001010011a相对于 0 码状态，角度超前为正，角度滞后为负。bL1 的两个载波分量功率相差 3dB。对于 Block IIF 卫星，当选择使用 C/A 码时，它与 P(Y)码信号在 L1 和 L2 的相互串扰不能超过-20dB。串扰是指相对于期望参考信号的非期望信号相对强度。3.3.1.6 用户收到的信号强度SV 提供的 L1 和 L2 导航信号强度应该接近 EOL（最坏情况下） ，也能达到表 5 所列的最低指标。最低信号强度是在近地安置的 3dBi 线性极化天线的输出端，当卫星仰角为 5以上时，在最差方位测得。接收到的信号强度是在 3.3.1.1 定义的频段内观测所得。Bloc

46、k IIF 卫星提供的 L1 和 L2 信号应有以下特性：L1 的偏轴功率增益从 EOE 到天底不减少 2dB 以上，从 EOE 到偏离天底 20不减少 10dB 以上，从 EOE 到偏离天底 23不减少 18dB 以上。L2 的偏轴功率增益从 EOE 到天底不减少 2dB 以上，从 EOE 到偏离天底 23不减少 10dB 以上，在 EOE 和偏离天底23之间功率应单调递减。其它相关数据见 4.8.1。表 5可接收到的最小射频信号强度信 号SV 型号频道P（Y）C/A 或 L2CL1-161.5dBW-158.5dBWII / II A/ II RL2-164.5dBW 或 -164.5dB

47、WL1-161.5dBW-158.5dBWII R-M/ II FL2-161.5dBW-160.0dBW3.3.1.7 设备群延迟设备群延迟定义为卫星发送的 L 波段输出信号(于天线相位中心测得)和星载频率源之间的延迟，该延迟由偏量部分和不确定部分组成。由于偏量部分包含在导航数据中的星钟改正数内，可在用户计算系统时时得以解决(见 A.2.3.3.3.1 和 B.2.3.4.2.3)。群延迟的不确定部分(变化量)及其在 L1 和 L2 的差值定义如下。3.3.1.7.1 群延迟不确定性有效群延迟不确定性应不超过 3.0ns(2)。3.3.1.7.2 L1 和 L2 群延迟之差L1 和 L2 群

48、延迟之差(即 L1P(Y)和 L2P(Y)、L1P(Y)和 L2C)，由随机变量和偏量两部分组成。平均差被定义为偏量部分，可正可负。对于一个给定的导航载荷冗余配置，平均差延迟量的绝对值不能超过 15.0ns，延迟的随机量部分应不超过 3.0ns(2)。偏量部分的改正由导航电文中的指定参数 TGD(见 A.2.3.3.3.2)和信号间修正 ISC(见 B.2.3.4.2.3)提供给用户。3.3.1.8 信号一致性对一个特定的 SV 来说，发送信号应由星载同一标准频率源相关导出。所有数字信号的时钟应与 P 码的 PRN 转换保持一致，且信号速度与 P 信号转换速度一致。在 L1 频道上，两种调制信

49、号 L1P(Y)和 L1C/A(即分别含有 P(Y)码和 C/A 码的两种信号)的数据转换，数据转换的平均时间差应不超过 10ns。3.3.1.9 信号极化发射信号为右旋圆极化(RHCP)。在天线仰角14.3的范围内，Block II/IIA 卫星的L1 轴比不能差于 1.2dB；Block IIR/IIR-M/IIF 卫星的 L1 轴比不能差于 1.8dB；Block II/IIA 卫星的 L2 轴比不能差于 3.2dB；Block IIR/IIR-M/IIF 卫星的 L2 轴比不能差于2.2dB。3.3.2 PRN 编码特性P、L2CM、L2CL 和 C/A 码的特性，按它们的结构和生成方

50、法定义如下。图 2 是一个简化的生成 10.23Mbps Pi(t)码和 1.023Mbps Gi(t)码的框图 (分别被称为 P 码和 C/A 码)，以及这些码与 50bps D(t)比特序列的模 2 和，合成后的比特序列用于调制 L 波段载波。图 2P、C/A 编码和调制信号发生器3.3.2.1 编码结构Pi(t)(P 码)由两个 PRN 码（X1(t)和 X2(t-iT)）模 2 和产生，其中 T 是一个 P 码元周期，等于 1.023107s，i 是从 1 到 37 的整数，这样可以利用相同的基码发生器产生 37 个各不相同的 P 码相位(见表 1)。Gi(t)(C/A 码)由 G1

51、和 G2i两个 1023 位线性码模 2 和产生。G2i序列可选择延迟整数位个码元，从而产生 36 个各不相同的 G(t)码(见表 1)。CM,i(t)(L2CM 码)为线性结构，当计数到 10230 码元时重置为特定初始状态。不同的初始状态用于产生不同的 CM,i(t) (见表 2)。CL,i(t)(L2CL 码)为线性结构，但有一个更长的 767250 码元的重置周期，不同的初始状态用于产生不同的 CL,i(t) (见表 2)。对于一个特定的 SV，两种不同的初始状态用于产生不同的 CL,i(t)和 CM,i(t)结构。3.3.2.2 P 码的产生每个 Pi(t)结构是由两个时钟为 10.

52、23Mbps 的序列 X1 和 X2i模 2 和产生，X1 本身由X1A 和 X1B 两个 12 级寄存器模 2 和产生，各自的短周期分别为 4092 码元和 4093 码元。当X1A 短周期计数到 3750 时，X1 历元产生。在 15345000 个 X1 码元产生后，X1 历元每 1.5s触发一次。以移位寄存器的输入为参考，X1A 和 X1B 的生成多项式表达如下： X1A： 1+X6+X8+X11+X12 (1)X1B： 1+X1+X2+X5+X8+X9+X10+X11+X12 (2)以移位寄存器的输入为参考，部分移位寄存器的抽头与相应的多项式幂数的关系如图3图 6 中所示。图 3X1

53、A 移位寄存器发生器配置图 4 X1B 移位寄存器发生器配置X1A 多项式阶数初始状态移位方向抽头号输出X1B 多项式阶数抽头号初始状态移位方向输出图 5 X2A 移位寄存器发生器配置图 6 X2B 移位寄存器发生器配置每一级发生器的状态可被表示成一个码向量字，用于按如下方式描述每一个寄存器的二进制序列常量：a)向量由每一级寄存器的二进制状态组成；b)第 12 级的值出现在左边，余下的按阶数降序排列；c)移位方向从低到高，第 12 级为当前输出。这种码向量约定方式描述了当前的输出和将要输出的 11 种序列，按照这种方式，在每一个 X1 历元，X1A 移位寄存器初X2A 多项式阶数抽头号初始状态

54、移位方向输出X2B 多项式阶数抽头号初始状态移位方向输出始化为码向量 001001001000，X1B 移位寄存器初始化为码向量 010101010100。X1A 序列和 X1B 序列的首码在 X1 任意周期的第一码元间隔内同时触发。为了在 X1 内 X1A 的后续周期使 X1B 序列超前 X1A，这些序列 4095 码元的自然周期被截短。丢掉 X1A 序列 4095 码元的后三个(001)，重新初始化 X1A 移位寄存器，即产生一个4092 码元周期的序列。丢掉 X1B 序列 4095 码元的后两个(01)，重新初始化 X1B 移位寄存器，即产生一个 4093 码元序列。因此，在 X1 阶段

55、 X1A 每过一个周期，X1B 序列的相位就相对 X1A 滞后一个码元。X1 周期定义为 3750 个 X1A 周(15,345,000 码元)，不是 X1B 周期的整数倍。为兼容这种情况，X1B 移位寄存器在最后时刻，即第 3749 周的第 4093 码元，将保持其状态直到 X1A移位寄存器完成它的第 3750 周(共多出 343 个码元)。完成第 3750 个 X1A 周后建立下一个X1 历元，X1A 和 X1B 移位寄存器在新一周 X1 开始时同时被初始化。第一个 X2 序列产生后，将其延迟 i(i 为 1 到 37 的整数)个码元，即生成了 X2i。每一个 X2i序列再与 X1 序列模

56、 2 和，由此产生 37 个各不相同的 P(t)序列。X2A 和 X2B 移位寄存器，用于产生 X2，工作方式类似于 X1A 和 X1B 寄存器。它们为短周期循环，X2A 的循环周期为 4092 码元，X2B 的循环周期为 4093 码元，所以，它们和 X1移位寄存器有相同的相对前行速率。X2A 历元计数到 3750 周，X2B 保留在 3749 周的最后状态，直到 X2A 完成其第 3750 周。以移位寄存器输入为参考，X2A 和 X2B 的多项式表达如下：X2A： 1+X1+X3+X4+X5+X7+X8+X9+X10+X11+X12 (3) X2B： X2+X3+X4+X8+X9+X12

57、(4)(X2A 的初始向量为 100100100101，X2B 的初始向量为 010101010100。)为了使 X2A 和 X2B 历元超前 X1A 和 X1B 历元，X2 的周期比 X1 长 37 码元。当 X2A 在其第 3750 周而 X2B 在其第 3749 周的最后状态时，延迟 37 个码元时间后再转换到它们各自的初始状态。GPS 周开始时，X1A、X1B、X2A、X2B 移位寄存器都被初始化以产生该周的首位码元。移位寄存器相对于 X1A 的前行一直持续到该 GPS 周的最后一个 X1A。在这个特定的 X1A 阶段，X1B、X2A、X2B 保持它们的最后状态，直到 X1A 周期完成

58、(见表 6)。到达该点时，四个移位寄存器被初始化并提供新的周期的首位码元。P 码发生器的工作原理见图 7。信号时序见图 8，周末重置时间和最后的码向量状态分别见表 6 和表 7。 图 7P 码发生器图 8P 码信号时序表 6P 码重置计时 P 码重置计时（ 7d 制周期的最后 400s ）码元XIA 码XIB 码X2A 码X2B 码13451070967302333674092308931273471409240933749409340924093时间4092a409340924093a 一周的最后一个码元。表 7最终码向量状态码码元序号向量状态紧接历元的第一个码向量状态40911000100

59、10010X1A40920001001001000010010010004092100101010101X1B40930010101010100101010101004091111001001001X2A40921100100100101001001001014092000101010101X2B4093001010101010010101010100注：每个序列的第一个码元是输出比特流，其开始序列值和历元同时产生。3.3.2.3 C/A 码的产生每个 Gi(t)序列是一个 1023bit 的 Gold 码，由两个 1023bit 的线性序列 G1 和 G2i模 2和产生。G2i序列实际上通过

60、延迟 G2 序列形成，延迟范围为 5590 个整数码元。G1 和 G2序列由 10 位移位寄存器生成，以移位寄存器输入为参考，X2A 和 X2B 的生成多项式表达如下（见图 9 和图 10）： G1：1+ X3+X10 (5) G2： 1+ X2+ X3+ X6+ X8+ X9+X10 (6)G1 和 G2 序列的初始化向量为 1111111111，G1 和 G2 移位寄存器在 P 码的 X1 历元被初始化。G1 和 G2 寄存器以 1.023MHz 为频率进行计时，该频率由 10.23MHz 的 P 码时钟导出。X1 历元的初始化与 1.023MHz 的时钟同步，以确保 C/A 码和 P 码