《北斗全球卫星导航系统（GNSS）卫星高精度应用参数定义及描述GBT+42577-2023》详细

《北斗/全球卫星导航系统（GNSS）卫星高精度应用参数定义及描述GB/T42577-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4缩略语5卫星基本信息5.1卫星标识contents目录5.2卫星基本参数5.3光压计算参数5.4姿态控制模式及其参数5.5相位中心偏差5.6相位中心变化6卫星设备时延偏差6.1未校正的相位时延contents目录6.2频间相位偏差6.3码间偏差6.4系统间偏差附录参考文献011范围本标准详细定义了北斗/全球卫星导航系统（GNSS）卫星高精度应用相关的参数，并对这些参数进行了全面描述。涉及卫星钟差、卫星轨道、卫星姿态、卫星信号发射功率及信号质量等多个方面。涵盖内容适用于北斗/GNSS卫星高精度应用系统的设计、研发、测试、评估及运维等环节。适用范围010203适用于北斗/GNSS卫星高精度定位、导航、授时等应用领域。适用于政府、企业、科研机构等组织和个人进行北斗/GNSS卫星高精度应用相关活动。为北斗/GNSS卫星高精度应用提供了统一的参数定义和描述规范，有助于提升应用的准确性和兼容性。022规范性引用文件《北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件》该文件详细定义了北斗卫星导航系统的空间信号接口，包括信号结构、调制方式、编码规则等，是研发北斗接收设备的基础文件。《北斗卫星导航系统公开服务性能规范》该文件规定了北斗卫星导航系统公开服务的性能要求，包括定位精度、授时精度、服务可用性等指标，是评估北斗系统性能的重要依据。北斗系统相关文件GB/T22080《信息技术安全技术信息安全管理体系要求》该标准规定了信息安全管理体系的要求，包括信息安全策略、组织信息安全、资产安全、人员安全等方面，为北斗系统信息安全保障提供指导。GJB2077《军用软件安全性设计指南》该指南为军用软件的安全性设计提供指导，包括软件安全需求分析、软件安全设计原则、软件安全测试等方面，适用于北斗系统软件的安全性设计与评估。其他相关标准与规范033术语和定义参数定义对卫星高精度应用中所涉及的各种参数进行明确、准确的定义。北斗/全球卫星导航系统（GNSS）指中国自主研发的北斗卫星导航系统及其与其他全球卫星导航系统的组合。卫星高精度应用利用卫星导航系统提供的高精度定位、导航和授时服务，进行各种高精度应用的活动。术语解释术语和定义的规范化是卫星高精度应用的基础，有助于统一各应用领域对参数的理解和描述，提高应用的互通性和兼容性。本章节所列的术语和定义，将贯穿整个标准文档，为后续的参数描述、测试方法等内容提供基础支撑。本标准中所述的参数定义，均基于北斗/全球卫星导航系统（GNSS）的技术特点和应用需求，确保各参数在卫星高精度应用中的准确性和可靠性。定义说明044缩略语北斗相关缩略语BDS北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem）的缩写，是中国自主研发的全球卫星导航系统。BDS-3GNSS指北斗卫星导航系统的第三代，具备全球覆盖能力，提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）的缩写，是一个泛指概念，包括GPS、GLONASS、Galileo、BDS等全球和区域卫星导航系统。卫星导航相关缩略语全球定位系统（GlobalPositioningSystem）的缩写，是美国建立的全球卫星导航系统。GPS格洛纳斯卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）的缩写，是俄罗斯建立的全球卫星导航系统。定位、导航与授时（Positioning,NavigationandTiming）的缩写，是卫星导航系统提供的主要服务功能。GLONASS伽利略卫星导航系统，是欧洲建立的全球卫星导航系统，提供高精度、高可靠的定位服务。Galileo01020403PNT高精度应用相关缩略语SBAS星基增强系统（Satellite-BasedAugmentationSystem）的缩写，通过地球静止轨道卫星搭载转发器，向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现原有卫星导航系统定位精度的改进。PPP精密单点定位（PrecisePointPositioning）的缩写，是利用单台接收机的伪距和载波相位观测值以及IGS等组织提供的精密星历及钟差来进行高精度单点定位的方法。RTK实时动态差分（Real-TimeKinematic）的缩写，是一种实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，能够显著提高定位精度。055卫星基本信息卫星标识符定义为每颗卫星分配的唯一识别码，用于在系统中准确标识和跟踪卫星。标识符编码规则按照国际通用的编码规则进行编制，确保全球范围内的唯一性和可识别性。标识符应用场景在卫星导航、定位、授时等应用中，通过卫星标识符可以实现对特定卫星的精确控制和数据处理。5.1卫星标识符卫星类型分类根据卫星的功能和用途，将其分为不同的类型，如导航卫星、通信卫星、遥感卫星等。北斗卫星类型特点卫星类型对应用影响5.2卫星类型北斗卫星作为导航卫星，具备高精度定位、授时和短报文通信等特色功能，满足多样化的应用需求。不同类型的卫星在应用中发挥着不同的作用，了解和掌握卫星类型有助于更好地应用卫星资源。5.3卫星轨道信息北斗卫星轨道特点北斗卫星采用地球静止轨道（GEO）、倾斜地球同步轨道（IGSO）和中圆地球轨道（MEO）的混合轨道设计，实现全球覆盖和增强区域服务能力。轨道信息应用通过获取和分析卫星轨道信息，可以实现对卫星的精确定位、轨道预测和碰撞预警等功能，为卫星应用提供有力支持。轨道参数描述包括卫星的轨道半长轴、偏心率、轨道倾角等关键参数，这些参数决定了卫星的轨道形状和运行状态。030201065.1卫星标识唯一性卫星标识用于在全球范围内唯一确定一颗卫星，确保各系统间的卫星不会混淆。编码规则卫星标识采用特定的编码规则，通常包括卫星所属系统、卫星类型、卫星序号等信息。卫星标识的定义通过卫星标识，可以方便地对卫星进行追踪、管理和维护。便于管理在导航过程中，卫星标识有助于用户设备快速准确地捕捉到相应的卫星信号，实现定位功能。辅助定位卫星标识的作用北斗/GNSS系统通过卫星标识，实现与其他全球卫星导航系统的兼容与互操作，提高了导航的准确性和可靠性。系统间兼容与互操作在北斗/GNSS高精度应用中，卫星标识是确保数据准确性和一致性的关键因素，为各类高精度应用服务提供了基础支撑。高精度应用服务卫星标识在北斗/GNSS系统中的应用075.2卫星基本参数卫星类型北斗卫星主要服务于中国及周边地区，提供定位、导航和授时服务。GPS卫星美国全球定位系统卫星，全球覆盖，提供高精度定位服务。GLONASS卫星俄罗斯全球导航卫星系统，覆盖全球，增强定位精度和可靠性。Galileo卫星欧洲全球卫星导航系统，提供全球范围内的定位、导航服务。北斗卫星编号按照发射时间顺序进行编号，便于管理和识别。其他系统卫星编号各系统有自己的编号规则，需参照相应系统文档。卫星编号在轨状态卫星在预定轨道上正常运行，可提供服务。异常状态卫星状态卫星出现故障或偏离预定轨道，可能无法提供服务或影响服务质量。0102定义卫星钟与标准时间之间的偏差。影响钟差过大会导致定位精度下降，需通过算法进行修正。卫星钟差卫星绕地球飞行的半径长度，决定卫星的轨道周期和速度。轨道半径卫星轨道平面与地球赤道平面之间的夹角，影响卫星的覆盖范围和观测几何条件。轨道倾角描述卫星轨道形状扁平程度的参数，影响卫星在轨道上不同位置的运行速度。轨道偏心率卫星轨道参数010203085.3光压计算参数光压计算参数是指用于描述太阳光压对卫星轨道产生影响的相关参数。定义准确的光压计算参数对于提高卫星轨道确定和预报的精度至关重要。重要性光压计算参数定义光压计算参数分类光压模型参数用于建立精确的光压模型，以更准确地模拟太阳光压对卫星的影响。太阳光压系数描述太阳光压对卫星产生的加速度大小。VS在卫星轨道确定过程中，需要考虑太阳光压对卫星轨道的摄动影响，利用光压计算参数进行修正，以提高轨道确定的精度。卫星轨道预报通过准确的光压计算参数，可以预测未来一段时间内太阳光压对卫星轨道的影响，为卫星轨道预报提供重要依据。卫星轨道确定光压计算参数应用通过卫星上的传感器实时监测太阳光压的变化，并收集相关数据。实时监测与数据收集利用收集到的数据，对光压计算参数进行优化，以提高其准确性和适用性。参数优化随着卫星运行环境和太阳光压特性的变化，需要定期更新光压计算参数，以确保其始终与实际情况相符。定期更新光压计算参数的优化与更新095.4姿态控制模式及其参数姿态控制模式是卫星导航系统中对卫星姿态进行精确控制的方式和方法。定义确保卫星在复杂空间环境中保持稳定的姿态，以提供高质量的导航信号。目的根据控制需求和任务特点，姿态控制模式可分为多种类型。分类姿态控制模式概述特点：在正常情况下，卫星采用此种模式进行姿态控制。应急姿态控制模式策略：采用备份控制策略，确保卫星姿态的稳定性和可靠性。正常姿态控制模式策略：通过预设的控制算法和参数，实现卫星姿态的精确调整。特点：在卫星遇到异常情况时，启动应急姿态控制模式。姿态控制模式类型010203040506姿态控制参数详解影响因素包括测量设备精度、数据处理算法等。定义描述卫星姿态确定结果的准确程度。描述卫星姿态在控制过程中的稳定程度。定义通过姿态变化量的统计和分析进行评估。评估方法姿态控制参数详解姿态控制参数详解根据来源可分为喷气控制力矩、磁力矩等。分类作用于卫星上的力矩，用于改变或保持其姿态。定义应用领域导航定位：确保卫星导航信号的准确性和稳定性。科学研究：为空间科学实验提供精确的姿态控制支持。面临挑战空间环境复杂性：空间辐射、微重力等环境因素对姿态控制提出更高要求。控制精度与稳定性权衡：在提高控制精度的同时，确保卫星姿态的稳定性。姿态控制模式应用及挑战010203040506105.5相位中心偏差相位中心偏差定义相位中心偏差是指接收天线相位中心与几何中心之间的偏差。该偏差对于高精度定位应用具有重要影响，需进行精确测定和校准。““包括温度、湿度等环境因素也会对相位中心产生影响。环境因素天线的安装方式，如固定方式、角度等，同样会导致相位中心发生偏差。安装方式天线的设计参数如尺寸、形状等会影响相位中心的稳定性。天线设计相位中心偏差的影响因素在实验室内通过专业设备对天线进行校准，确定相位中心偏差的准确值。实验室校准在实际应用场景中进行外场测试，通过对比不同位置的定位结果，对相位中心偏差进行校准。外场测试相位中心偏差的校准方法相位中心偏差的应用处理在高精度定位应用中，需对相位中心偏差进行精确补偿，以提高定位精度。通过优化天线设计和改进校准方法，可以进一步减小相位中心偏差对定位结果的影响。115.6相位中心变化相位中心是指接收天线在接收卫星信号时，信号相位相对于天线几何中心的偏移点。相位中心定义在高精度导航定位中，相位中心的稳定性对定位精度具有重要影响。相位中心通常通过特定的标定方法和设备来确定。如天线老化、物理变形等，可能导致相位中心发生变化。天线自身结构变化包括温度、湿度、风载等环境因素，也可能引起相位中心的变化。外部环境影响不同卫星信号频率、极化方式等差异，可能导致相位中心出现偏差。卫星信号特性相位中心变化原因相位中心变化对定位精度的影响相位中心变化会引入额外的测量误差，从而影响导航定位的精度。在高精度应用场景中，需要对相位中心变化进行严密监测和补偿，以确保定位结果的准确性。““010203利用专业的测量设备对天线进行定期检测，及时发现并处理相位中心的变化。采用先进的算法和数据处理技术，对相位中心变化进行精确估计和补偿。结合实际应用场景和需求，制定针对性的相位中心变化监测与补偿方案。相位中心变化的监测与补偿方法126卫星设备时延偏差定义卫星设备时延偏差是指卫星信号从产生到接收所经历的时间延迟与理论值之间的差异。重要性卫星设备时延偏差是评估卫星导航系统性能的重要指标，直接影响定位精度和时间同步的准确性。定义与概述卫星钟差卫星上搭载的原子钟与地面标准时间的偏差会导致信号发射时刻的误差。信号传播路径信号在大气层中的传播速度受多种因素影响，如电离层延迟、对流层延迟等，这些都会导致信号接收时刻的偏差。接收机性能接收机的硬件和软件性能对信号处理的准确性和实时性有显著影响，进而影响时延偏差的估算。020301影响因素分析测量与校正方法010203双向时间比对法通过地面站与卫星之间的双向时间比对，精确测定信号传播时间，进而计算出时延偏差。模型估算法基于大气层延迟、卫星钟差等影响因素的数学模型，估算出时延偏差的数值。实时校正技术利用地面增强系统或星基增强系统提供的实时校正信息，对接收到的卫星信号进行实时处理，以减小时延偏差的影响。提高定位精度通过对时延偏差的监测和分析，可以发现卫星导航系统中存在的问题和不足，为系统的优化和升级提供有力支持。促进系统优化推动产业发展随着卫星导航技术的普及和应用领域的拓展，对时延偏差等关键指标的精确控制将有助于提升相关产业的竞争力和创新力。准确的时延偏差校正是实现高精度定位的关键环节，对于导航、测量等领域具有重要意义。应用与意义136.1未校正的相位时延定义未校正的相位时延是指卫星信号从发射时刻到接收时刻，在传播过程中未经任何校正的相位延迟量。意义该参数是评估卫星导航系统性能的重要指标之一，对于提高定位精度和稳定性具有关键作用。定义及意义卫星钟差卫星钟的精度和稳定性会直接影响相位时延的准确性，钟差越大，导致的时延误差也越大。接收机噪声接收机内部噪声会干扰信号的接收和处理，进而对相位时延的测量产生影响。大气层延迟信号在穿过大气层时，受到电离层和对流层的影响，导致传播速度发生变化，从而产生相位时延。影响因素校正方法模型校正通过建立精确的大气层延迟模型，对相位时延进行校正，提高定位精度。差分技术利用双频接收机或多个接收站的数据进行差分处理，消除或减小公共误差源（如卫星钟差和大气层延迟）对相位时延的影响。滤波器处理采用卡尔曼滤波等方法对接收到的信号进行滤波处理，降低噪声干扰，提高相位时延的测量精度。146.2频间相位偏差定义频间相位偏差是指不同频率信号之间的相位差异，是北斗/全球卫星导航系统（GNSS）中的重要参数。01定义及概述概述该参数对于高精度定位和应用具有重要意义，能够反映出信号在不同频率上的传输特性。0201卫星钟差卫星钟差是导致频间相位偏差的主要因素之一，不同频率的信号受到卫星钟差的影响程度不同。影响因素02信号传播路径信号在大气层中传播时，受到电离层和对流层等因素的影响，导致不同频率信号的传播路径存在差异。03接收机性能接收机的性能也会对频间相位偏差产生影响，包括接收机的稳定性、抗干扰能力等。利用双频接收机进行校正双频接收机可以同时接收两个频率的信号，通过对比两个信号的相位差，可以计算出频间相位偏差并进行校正。校正方法模型校正法通过建立数学模型，对频间相位偏差进行预测和校正。这种方法需要大量的观测数据和精确的模型参数。实时校正法利用实时的观测数据对频间相位偏差进行动态校正。这种方法可以实时跟踪偏差的变化，提高定位的精度和可靠性。156.3码间偏差定义码间偏差是指不同卫星信号之间的时间偏差，即各卫星信号在接收端的时间延迟差异。意义码间偏差是评估卫星导航系统性能的重要指标之一，对于提高定位精度和稳定性具有关键作用。定义及意义影响因素卫星钟差各卫星之间的钟差是导致码间偏差的主要因素之一，需要通过精确的时间同步技术进行校准。信号传播路径不同卫星信号在传播过程中受到大气层、多径效应等干扰，从而产生码间偏差。接收机性能接收机的硬件和软件性能也会对码间偏差产生影响，包括接收机的时钟稳定性、信号处理算法等。双向时间比对法通过在不同地点设置接收机，利用双向时间传递技术对各卫星信号的时间延迟进行校准。校准方法共视法利用多个接收机同时观测同一颗卫星，通过比较各接收机接收到的信号时间差来校准码间偏差。精确模型法通过建立精确的卫星钟差模型、大气层延迟模型等，对码间偏差进行估算和校准。应用及挑战应用码间偏差的校准对于提高卫星导航系统的定位精度、增强系统稳定性以及拓展应用领域具有重要意义，如自动驾驶、精准农业等。挑战随着卫星导航系统的发展，未来将面临更多卫星、更复杂信号环境的挑战，码间偏差的校准难度将进一步增加，需要不断研究和创新校准方法和技术手段。166.4系统间偏差系统间偏差定义指不同卫星导航系统之间，在相同观测条件下，由于系统硬件延迟、信号传播路径差异等因素导致的载波相位观测值之间的系统性偏差。载波相位偏差指不同卫星导航系统之间，在相同观测条件下，由于系统硬件延迟、信号传播路径差异等因素导致的伪距观测值之间的系统性偏差。伪距偏差系统间偏差影响因素01不同卫星导航系统的卫星钟差存在差异，这种差异会反映到伪距和载波相位观测值上，进而形成系统间偏差。接收机在接收不同卫星导航系统的信号时，由于硬件设备的差异，会产生不同的处理延迟，这也是系统间偏差的重要来源。由于大气层、多路径效应等因素的影响，不同卫星导航系统的信号传播路径会存在差异，从而导致系统间偏差。0203卫星钟差硬件延迟信号传播路径差异建模估计法通过建立系统间偏差的数学模型，利用观测数据对模型参数进行估计，从而得到系统间偏差的数值。这种方法精度较高，但需要大量的观测数据和复杂的计算过程。差分消除法通过在不同卫星导航系统之间进行差分处理，消除公共误差项，从而减小或消除系统间偏差的影响。这种方法简单易行，但可能受到观测条件等因素的限制。融合处理法将不同卫星导航系统的观测数据进行融合处理，综合考虑各系统的优势和特点，从而提高定位精度和可靠性。这种方法能够充分利用各系统的资源，但需要对数据进行精细处理和分析。系统间偏差处理方法17附录XML模式架构本