北斗-全球卫星导航系统(GNSS)接收机数据导航定位数据输出格式
30.精品—国家综合定位导航授时体系PNT之全球导航卫星系统(GNSS)
Tu Tu+tu
（接收机所测伪距的时间等效量）
Ts表示信号离开卫星时的系统时 Tu表示信号到达用户时的系统时 δt表示卫星时钟与系统时之间的误差，超前为正，滞后为负 tu表示用户时钟与系统时之间的误差 Ts+ δt表示信号离开卫星时的卫星时钟读数 Tu+tu表示信号到达用户时的用户接收机时钟读数 c表示光速
空间基准参考系 WGS 84 PZ-90 CGCS2000 GTRF
时间基准参考系 GPST
GLONASST BDT GST
5
全球卫星导航系统——信号体制
国际电信联盟ITU分配给卫星导航业务的 无线电频段： 1）L波段：
1164-1300MHz、1559-1610MHz； 2）ITU－C（Cn）波段：
卫星的位置(Xi ,Yi ,Zi)可在导航电文卫星星历中获得（时空基准参考源的时空信息）。 用户未知位置(Xu,Yu,Zu)，加上卫星时钟与接收机时钟之差δt，4个未知量。因而至少需要引 入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解。
4
全球卫星导航系统——时空基准参考系
GNSS GPS GLONASS BDS GALILEO
卫星n导航信号产生载荷
TSat_n_Nav_Mesg_1pps TSat_n_Carri_1pps TSat_n_PN_Code_1pps
16
全球卫星导航系统——导航信号产生
时钟同步
卫星间系统时钟同步，即卫星系统时间的一致性
Δt1_1pps=TSat_m_1pps-TSat_n_1pps
时钟同步
本地时钟与系统时钟间的溯源/同步关系
5010－5030MHz。
6
全球卫星导航系统——信号体制(GPS)
信号 L1C/A L1P(Y)
RTCM SC-104数据格式及其应用──GNSS卫星导航定位方法之四
1 RTCM SC-104数据格式类型RTCM SC-104数据格式，具有21类63种电文型式，它们的含义如表1所示。
从该表可见，第1类电文和第2类电文，是应用广泛而成熟的DGPS 数据格式，本文将予以重点讨论。
表1 RTCM SC-104数据格式的电文类型2 RTCM SC-104电文内容RTCM SC-104第1类电文的主要内容是，16bits 的L1-C/A 码伪距改正数PRC(t 0)、8bits 的伪距变化率改正值RRC 、2bits 的用户差分距离误差UDRE 、5bits 的GPS 卫星识别号、1bit 的改正数改正精度等级（比例尺因子）和数据龄期（IOD ，数据发布日期）。
值得注意的是，伪距改正数PRC(t 0)，是一种外推值，它是由上一个“已经过时”的GPS 数据推算出来的，DGPS 用户应该立马用于改正；伪距变化率改正值RRC ，是对伪距改正数外推值变化的补偿，而可将“过时改正值”变成“实时改正值”。
但是，DGPS 用户不能够将伪距变化率改正值RRC 当作载波多普勒测量改正值使用。
RTCM SC-104第1类电文的格式如图1所示。
该电文给出的用户差分距离误差UDRE ，分成大小四级（如表2所示）。
图1 RTCM SC-104第1类电文的格式表2 四级用户差分距离误差UDRE表3 L1-C/A码伪距改正数及其变率的改正精度等级图2 RTCM SC-104第1类电文传输数据之例导航讲座图2是RTCM SC-104第1类电文传输数据之例。
由该图可见，用户差分距离误差U DR E 是1级，即其一倍均方根差大于1m ，而小于4m 。
任一时元t 的L1-C/A 码伪距改正数PRC(t)是PRC(t) = PRC(t 0) + RRC( t - t 0 ) （1）式中，PRC (t 0)为修正后Z 计数参考时元t 0的L1-C/A 码伪距改正数；RRC 为L1-C/A 码伪距改正数随时间的变化率（简称为伪距变化率）。
GPS协议详解
GPS协议详解协议名称：GPS协议详解一、引言GPS（全球定位系统）协议是一种用于定位和导航的协议，通过卫星信号来确定地理位置和时间信息。
本协议旨在详细介绍GPS协议的工作原理、数据格式和通信流程，以便读者全面了解GPS技术。
二、协议概述GPS协议是一种规定了GPS设备与接收器之间通信方式和数据格式的协议。
它定义了数据的传输方式、数据内容以及数据的解析方法，确保GPS设备能够准确地获取卫星信号并解析出位置和时间信息。
三、GPS协议的工作原理1. GPS信号接收：GPS设备通过接收卫星发射的无线信号来获取定位信息。
卫星信号中包含有关卫星位置、时间、纠偏等信息。
2. 数据解析：GPS设备将接收到的信号解析成可用的数据。
解析过程包括解析卫星信号、计算卫星位置、计算接收器位置等。
3. 数据传输：GPS设备将解析后的数据传输给接收器。
数据传输方式可以是串口、USB、无线等。
4. 数据处理：接收器接收到GPS设备传输的数据后，进行进一步的处理，包括数据过滤、纠正、计算等。
5. 数据输出：接收器将处理后的数据输出给用户，通常以文本、数字或图形的形式呈现。
四、GPS协议的数据格式1. NMEA 0183协议：NMEA 0183是一种常用的GPS数据格式，它定义了一系列的语句（Sentence）来传输GPS数据。
常见的语句包括GGA（定位信息）、RMC（推荐定位信息）和VTG（地面速度信息）等。
2. RTCM协议：RTCM是一种用于差分GPS定位的协议，它定义了一系列的差分数据格式，用于提高GPS定位的精度。
3. SiRF协议：SiRF是一种常用的GPS芯片厂商，它定义了一种特定的数据格式，用于与其GPS芯片进行通信。
五、GPS协议的通信流程1. 初始化：接收器与GPS设备建立通信连接，并发送初始化命令，包括波特率、数据格式等。
2. 数据请求：接收器向GPS设备发送数据请求命令，要求获取特定的GPS数据。
3. 数据传输：GPS设备将请求的数据通过指定的通信方式传输给接收器。
NMEA 标准输出——GPS数据格式标准
NMEA-0183标准NMEA‐0183NMEA 0183是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association ）为海用电子设备制定的标准格式。
目前业已成了GPS导航设备统一的RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）标准协议。
序号命令说明最大帧长1 $GPGGA 全球定位数据 722 $GPGSA 卫星PRN数据 653 $GPGSV 卫星状态信息 2104 $GPRMC 运输定位数据 705 $GPVTG 地面速度信息 346 $GPGLL 大地坐标信息7 $GPZDA UTC时间和日期注：发送次序$PZDA、$GPGGA、$GPGLL、$GPVTG、$GPGSA、$GPGSV*3、$GPRMC协议帧总说明：该协议采用ASCII码，其串行通信默认参数为：波特率=4800bps，数据位=8bit，开始位=1bit，停止位=1bit，无奇偶校验。
帧格式形如：$aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hh<CR><LF>1、“$”——帧命令起始位2、aaccc——地址域，前两位为识别符，后三位为语句名3、ddd…ddd——数据4、“*”——校验和前缀5、hh——校验和（check sum），$与*之间所有字符ASCII码的校验和（各字节做异或运算，得到校验和后，再转换16进制格式的ASCII字符。
）6、<CR><LF>——CR（Carriage Return） + LF（Line Feed）帧结束，回车和换行GPGGAGPS固定数据输出语句，这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>*<15><CR><LF><1> UTC时间，格式为hhmmss.sss。
北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口
北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口（预）2014.08.141 范围本要求规定了北斗卫星导航系统与终端之间的数据接口相关要求。
本要求适用于北斗卫星导航系统与应用研究。
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，仅所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（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 6107—2000 使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口GB/T 11014—1989 平衡电压数字接口电路的电气特性3 要求3.1 硬件3.1.1 概述北斗终端应可以通过一根连接线缆并入连接多个接收器。
接收器的数目取决于发送器的输出驱动能力、终端的输入驱动要求和是否使用终端电阻器。
3.1.2 互连线互连线可以通过一根屏蔽双绞线外加一根使装置共地的接地保护线互连。
应对屏蔽双绞线增加一根单线使装置共地的接地保护连线。
应对屏蔽双绞线增加一根单线或利用双层屏蔽绝缘电缆线的内绝缘层。
3.1.3 连接器终端中尽量选用通用连接器。
3.1.4 发送器和接收器发送器和接收器电信号特性应符合GB/T 6107—2000中第2章和GB/T 11014—1989中第4章的要求。
3.2 数据传送数据以串行异步方式传送。
第一位为起始位，其后是数据位。
数据遵循最低有效位优先的规则。
所用参数如下：∙波特率：4800～115200 bps，可根据需要设定，默认值为115200 bps；∙数据位：8 bit（d7=0）；∙停止位：1 bit；∙校验：无。
3.3 数据格式协议3.3.1 字符3.3.1.1 预留字符预留字符集由表1所示的ASCII字符组成。
这些字符用于语句和字段定界，不应把它们用在数据段中。
表1预留字符3.3.1.2 有效字符有效字符集包括所有可印刷的ASCII字符（HEX20到HEX7F），但定义为预留字符者除外。
3.3.1.3 非定义字符没有定义成“预留字符”和“有效字符”的ASCII字符，任何时候都不应该发送。
rinex 星历格式 -回复
rinex 星历格式-回复什么是rinex星历格式？RINEX（Receiver Independent Exchange）星历格式是一种用于交换卫星导航系统接收机的观测数据和导航数据的标准格式。
它的发展旨在解决不同厂商、不同型号之间的数据兼容性问题，使得用户可以使用不同品牌和型号的接收机进行数据交换和处理。
rinex星历格式主要用于全球卫星定位系统（GNSS）如GPS（全球定位系统）、GLONASS（格洛纳斯）、Galileo（伽利略)等，以及其它一些天文导航系统。
为什么需要rinex星历格式？在卫星导航系统中，卫星发射导航信息，接收机接收并处理这些信息以计算位置和时间。
为了获得尽可能准确的位置和时间计算结果，接收机需要准确的星历数据。
然而，不同厂商和型号的接收机生成的原始数据格式可能不同，这就给数据的交换和处理带来了困难。
rinex星历格式的出现就是为了解决这一问题，它提供了一种通用的数据格式，可以用于不同接收机之间的数据交换。
rinex星历格式的具体内容是什么？rinex星历格式主要包括了两部分：观测数据和导航数据。
观测数据包括接收机接收到的信号强度、相位测量等相关信息，导航数据包括卫星的位置、钟差等导航参数。
这些数据以文本格式存储，可以使用文本编辑器进行查看和编辑。
rinex星历格式中数据的存储方式是怎样的？rinex星历格式的数据存储方式主要有两种：压缩和非压缩。
压缩方式通过对数据进行压缩来减小文件的大小，非压缩方式则直接以文本形式存储数据。
压缩方式可以减少存储和传输的空间和时间，但需要在数据使用前进行解压处理。
非压缩方式则可以直接打开查看和编辑，不需要解压处理。
如何使用rinex星历格式进行数据交换和处理？使用rinex星历格式进行数据交换和处理包括以下几个步骤：1. 收集观测数据：首先，使用接收机接收卫星导航系统的信号，收集观测数据。
观测数据可以包括单点定位、差分定位等不同类型的数据。
gnss 概念 iode iodc
gnss 概念 iode iodcGNSS（全球导航卫星系统）概念与IOD（Information on Datum）和IODC（Information on Datum and Clock）编码介绍GNSS（全球导航卫星系统）是指由多颗卫星组成的全球性导航定位系统，用于提供地球上任意位置的三维定位、速度和时间信息。
目前，全球有多个国家和地区自主运行的GNSS系统，其中最著名的是美国的GPS（全球定位系统）。
除GPS外，俄罗斯的GLONASS（全球导航卫星系统）、欧洲的Galileo（伽利略导航系统）和中国的北斗导航系统也是重要的GNSS系统。
GNSS系统的核心是卫星，GNSS卫星围绕地球轨道运行，通过与地球上的接收机通信，传输定位、速度和时间信号。
接收机接收到多个卫星的信号后，利用信号的传输时间差来计算位置和速度，并校准接收机自身的时钟。
准确的定位和导航需要GNSS系统提供准确的参考时间和位置信息。
为了确保这些信息的准确性，GNSS系统采用IOD和IODC编码来提供更精确的数据。
IOD（Information on Datum）编码是用于提供GNSS卫星位置的信息。
由于卫星的运行轨道可能受到诸如地球引力、大气阻力等因素的影响而略有变化，IOD编码包含卫星的精确位置信息，帮助接收机更准确地计算位置。
IOD编码的数值取决于卫星轨道参数和时间。
IODC（Information on Datum and Clock）编码是在IOD编码的基础上增加了对卫星时钟的校准信息。
卫星的时钟可能存在微小的误差，而这些误差会影响定位的精确性。
IODC编码提供更准确的时钟校准信息，使接收机能够更准确地计算时间和定位。
GNSS系统中的接收机利用IOD和IODC编码来提高定位和导航的精确性。
通过接收到的IOD和IODC编码，接收机可以更准确地计算卫星的位置和时钟误差，并在定位过程中进行相应的校准。
这样，用户在使用GNSS系统进行位置定位、导航或时间同步时，可以获得更高的精度和可靠性。
工程测量课件：全球卫星导航系统(GNSS)简介
➢ 卫星位置、卫星钟差从卫星导航电文中获得
➢ 对流层延迟采用经验模型计算
➢ 电离层延迟采用经验模型计算或双频方法消除
➢ 忽略卫星钟差残余误差等误差的影响
只有天线（待测点）坐标、接收机钟误差四个未知数
1
(
X
i S
X )2
(YSi
Y )2
(ZSi
Z)2 2
ctr
i
I
cts
6. GNSS定位基本方法-1伪距单点（绝对）定位
1 +tP 2 +tP 3 +tP 4 +tP
( X1 X P )2 (Y1 YP )2 (Z1 ZP )2
( X 2 X P )2 (Y2 YP )2 (Z2 ZP )2
( X 3 X P )2 (Y3 YP )2 (Z3 ZP )2
( X 4 X P )2 (Y4 YP )2 (Z4 ZP )2
4.2 GNSS接收机分类
(1)按用途 导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机、姿态测量型等
(2)按系统类型 单系统接收机、多系统接收机
能同时接收GPS、GLONASS、BDS、GALILEO等卫星信号的接收机，简称为GNSS卫星 定位接收机。
优越性： 增加接收卫星数 提高效率 提高定位的可靠性和精度
服务五大功能。
1.概述- 1卫星导航系统的现状
（4）GALILEO系统 欧盟欧盟通过欧洲空间局和欧洲导航卫星系统管理局建造， 2005年开始研制，正在建设中 基于GALILEO地球参考框架（GTRF），与最新的ITRF保持在3cm(2sigma)以内。
1.概述-2卫星定位技术的应用
1.2卫星定位技术的应用
4. GNSS接收机-1GNSS接收机构成
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BD 410004—2015
前言
为适应我国北斗卫星导航发展对标准的需要，全国北斗卫星导航标准化技术委员会组织制定“北斗 专项标准”，推荐有关方面参考采用。
本标准由中国卫星导航系统管理办公室提出。 本标准由全国北斗卫星导航标准化技术委员会归口。 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，中国卫星导航工程中心，中国航天 标准化研究所。 本标准主要起草人：崔晓伟，陆明泉，张嘉怡，李冬航，李洪，姚铮，吴海玲，李作虎，周玉霞。
本标准是根据GNSS接收机应用的需要，结合我国实际的应用情况，在编制中保持了与NMEA 0183 最新版本V4.10的兼容性，对部分语句或字段进行了扩充，以支持北斗卫星导航系统。该标准在编制过 程中与北斗国际标准化工作共同推进，确保在扩充的北斗卫星导航系统相关内容与国际标准的修订保持 一致。
V
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算，单位为 dB-Hz。
1
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3.1.5 水平保护级 horizontal protection level（HPL） 在一定误警率和漏检率的条件下，RAIM 算法能够检测到的最小水平定位误差。这一指标反映了
RAIM 算法的告警能力。
3.1.6 垂直保护级 vertical protection level（VPL） 在一定误警率和漏检率的条件下，RAIM 算法能够检测到的最小垂直定位误差。这一指标反映了
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（包括所有的修改单）适用于本文件。
BD 110001-2015 北斗卫星导航术语
3 术语和定义、缩略语
3.1 术语和定义 BD 110001-2015 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1 发送设备 talker 向其他装置发送数据的任何一种装置。
3.1.2 接收设备 listener 接收其他装置所发出数据的任何一种装置。
3.1.3 信噪比 Signal-to-Noise Ratio（SNR） 导航信号功率与噪声功率的比值。通常都以对数的方式进行计算，单位为 dB。
3.1.4 载噪比 carrier-to-noise density（C/N0） 导航信号载波功率与噪声功率谱密度之比，即 1Hz 带宽上的信噪比。通常都以对数的方式进行计
4 要求
4.1 数据传输格式 数据采用通用串行异步方式进行传输，数据传输格式如图 1 所示，第 1 位为起始位，其后是 8 位数
据（最低有效位在前），最后是停止位。所用参数如下： a) 波特率：不低于 4800bps，发送设备使用的波特率应与接收设备一致并且能按照接收设备的能 力进行调整； b) 数据位：8 位；
北斗/全球卫星导航系统（GNSS）接收机导航定位数据输出格式
1 范围
本标准规定了能够兼容多种全球卫星导航系统及其星基增强系统（如BDS、GPS、GLONASS、 Galileo、SBAS等）的GNSS兼容接收机导航定位数据输出的格式和内容。
本标准适用于GNSS兼容接收机或单系统接收机的研制、生产、检测和使用。
预留字符集由表 1 所示的 ASCII 字符组成。这些字符用于语句和字段定界，不应用于数据字ຫໍສະໝຸດ 中。 表 1 预留字符预留字符
16 进制
10 进制
说明
<CR>
0D
13
回车（语句结束定界符）
<LF>
0A
10
换行
$
24
36
参数语句开始定界符
*
2A
42
校验和字段定界符
,
2C
44
字段定界符
!
21
33
封装语句开始定界符
BD 410004—2015
北斗/全球卫星导航系统（GNSS）接收机 导航定位数据输出格式
Navigation and positioning data output format for BeiDou/Global Navigation Satellite System(GNSS) receiver
\
5C
92
保留。在 NMEA 0183 V4.00 中定义为 TAG 块定界符
^
5E
94
用十六进制表示的编码定界符
～
7E
126
3.1 术语和定义............................................................................................................................................. 1 3.2 缩略语..................................................................................................................................................... 2 4 要求................................................................................................................................................................ 2 4.1 数据传输格式......................................................................................................................................... 2 4.2 数据格式................................................................................................................................................. 3 4.3 数据内容............................................................................................................................................... 16 4.4 通用语句格式....................................................................................................................................... 19 附录 A（规范性附录） GNSS 标识符......................................................................................................... 41 参考文献............................................................................................................................................................ 42
III
引言
BD 410004—2015
随着卫星导航技术的发展，全球卫星导航系统建设以及服务性能不断改善，GNSS兼容接收机的应 用范围也越来越广。由美国国家海事电子协会（NMEA）编制的 NMEA 0183标准，已统一成的国家海 事无线电技术委员会（Radio Technical Commission for Maritime services, RTCM）标准协议。由于其格 式的通用性和灵活性的特点得到了广泛的应用。
2015-10-19 发布
2015-11-01 实施
BD 410004—2015
目次
前言 ...................................................................................................................................................................... II 引言.................................................................................................................................................................... III 1 范围................................................................................................................................................................ 1 2 规范性引用文件............................................................................................................................................ 1 3 术语和定义、缩略语 .................................................................................................................................... 1