北斗导航B2b( 二 ) - 海南红网

0引言
北斗导航卫星系统(BDS)是中国自主建设运行的全球卫星导航系统，具备导航定位和通信数传两大功能，提供定位导航授时(Radio Navigation Satellite Service，RNSS)、全球短报文通信(Global Short Message Communication，GSMC)和国际搜救(Search And Rescue，SAR)三种国际服务和星基增强(Satellite-Based Augmentation System，SBAS)、地基增强(Ground Augmentation System，GAS)、精密单点定位(Precise Point Positioning，PPP)及区域短报文通信(Regional Short Message Communication，RSMC)四种区域 *** [1] 。截至2019年12月底，已成功发射了包括1颗地球静止轨道卫星(GEOstationary Earth Orbit，GEO)、24颗中圆地球轨道卫星(Medium Earth Orbit，MEO)和3颗倾斜地球同步轨道卫星(Inclined Geosynchronous Orbit，IGSO)在内的28颗北斗三号卫星，预计2020年上半年再发射2颗GEO卫星，完成北斗系统建设[2] 。北斗三号系统的3颗GEO、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星播发的B1I和B3I信号提供RNSS服务；3颗IGSO和24颗MEO的B1C、B2a、B2b信号也提供RNSS服务；3颗GEO通过PPP-B2b信号提供精密单点定位服务；3颗IGSO和24颗MEO卫星通过SAR-B2b信号提供国际搜救服务。2019年12月27日，中国卫星导航系统管理办公室公开了用于RNSS服务的B2b信号[3]和用于精密单点定位服务的PPP-B2b信号[4] 。目前还有其他卫星导航系统提供精密单点定位服务，如表1所示。日本的QZSS L6信号分为L6D和L6E，L6D主要服务于日本本土，提供厘米级增强服务(Centimeter Level Augmentation Service，CLAS)；L6E信号通过Block II卫星播发，用于广域厘米级增强的实验验证，作用范围为QZSS卫星覆盖区域。目前CLAS服务支持GPS、QZSS和Galileo系统[5-6] 。Galileo系统的E6B信号也提供PPP服务，文献[7]描述了E6B/C信号的接收机的设计方案。E6B信号在MEO卫星播发，可以为全球用户提供PPP服务。
本文参考最新的B2b信号接口控制文件[3-4]，介绍了基础导航信号B2b和提供纠正信息的PPP-B2b信号结构和电文内容，根据自主研发设计的GNSS接收机对实际接收到的卫星信号进行了分析，分析了B2b信号播发的信息类型和实际定位结果。由于B2b接口控制文件只公开了I支路信息，并未公开Q支路信息，本文尝试对B2b Q支路的信号进行了分析。
1B2b信号介绍
北斗三号卫星B2b信号的载波频率为1 207.14 MHz，带宽20.46 MHz 。在MEO和IGSO轨道卫星上播发的B2b信号提供基本导航服务，在GEO轨道卫星上播发的信号称为PPP-B2b，提供PPP服务，下面将分别介绍。
1.1 基本导航信号B2b
目前的接口文件中只描述了B2b信号I支路的特性，采用BPSK(10)调制，符号速率为1 000 sps，测距码速率为10.23 Mcps，码长10 230，由两个13级线性反馈移位寄存器通过移位及模二和生成的Gold码扩展得到，寄存器的初始值在接口文件中给出。
B2b信号I支路采用B-CNAV3电文格式，使用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)，具体实现方式为CRC-24Q，基本帧结构如图1所示。
每帧电文长1 000符号，播发周期为1 s，包括同步头(1110 1011 1001 0000)、PRN编号、保留位和通过六十四进制低密度奇偶校验(Low Density Parity Check，LDPC(162，81))编码得到的电文符号。纠错编码前的电文为486 bit，包括6 bit的信息类型、20 bit的周内秒计数(Seconds of Week，SOW)、436 bit的电文数据和24 bit的CRC校验，前462 bit均参与循环冗余校验计算。当前有效的信息类型为10、30和40，各信息类型编排格式如图2所示。SOW对应该帧的起始时刻，在北斗时每周日00时00分00秒从零开始计数，在每周的结束时刻被重置为零。
信息类型10包含星历信息，由18个星历参数和1个卫星轨道类型参数(SatType)构成，SatType的值分别代表了GEO(01)、IGSO(10)、MEO(11)卫星。星历后面是三个标识位，依次是电文完好性标识(DIF)、信号完好性标识(SIF)和空间信号监测精度(SISMA)有效标识(AIF)，数值为0时表示完好。SISMA是空间信号精度估计误差的零均值高斯分布方差。