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『北斗卫星导航系统』「学术论文」北斗三号卫星B2b信号解析( 三 )


信息类型1播发卫星掩码信息 ， 包括255 bit标识位置 ， 每比特代表一颗卫星 ， 数值为1时代表播发该颗卫星的差分信息 。 其中BDS系统有63 bit ， GPS系统有37 bit ， Galileo系统有37 bit ， GLONASS系统有37 bit ， 有81 bit未被分配 ， 预置为0 。
信息类型2播发轨道改正参数和用户测距精度(User Range Accuracy ， URA) ， 按照信息类型1的掩码信息依次播发各卫星的径向、切向、法向纠正和URA ， 每条信息包含6个卫星的纠正参数 。
信息类型3播发各颗卫星各信号支路的码间偏差改正数 。
信息类型4播发钟差改正信息 ， 包括改正数版本号(IOD Corr)和钟差改正数C0 。 将所有信息类型1中掩码为1的卫星按顺序分组 ， 23颗卫星为一组 ， 最多12组(最后一组两颗卫星) ， 通过5 bit的子类型1(SubType1)解出组号 ， 每帧信息依次播发该组23颗卫星的钟差改正值 。
信息类型5播发URA信息 ， 同样对播发差分信息的卫星进行分组 ， 70颗卫星为一组 ， 共4组(最后一组45颗卫星) ， 通过3 bit的子类型2(SubType2)解出组号 ， 每帧信息依次播发70颗卫星的URAI值 。
信息类型6组合播发钟差改正和轨道改正信息 ， 包含信息与信息类型4、2相同 ， 可以自定义钟差改正数对应卫星数量(0~22)和轨道改正数对应卫星数量(0~6) ， 同时可以自定义播发该组卫星差分信息的起始卫星编号 ， 可以与信息类型2、4结合使用 。
信息类型7组合播发钟差改正和轨道改正数 ， 与信息类型6不同的是 ， 每组改正信息与卫星通过Sat Slot对应 。
2 卫星信号测试
利用自主研发的接收机在2019年12月30日对天空中的北斗卫星数据进行分析 ， 天线位于中国科学院微电子研究所科研楼的楼顶 。
2.1 载噪比
统计同一时间段各颗卫星B2b、B1C、B1I、B2a和B3I载噪比情况 ， 计算平均值 ， 结果如表2所示 。
『北斗卫星导航系统』「学术论文」北斗三号卫星B2b信号解析
本文插图

2.2 消息类型
根据上文总结的信息结构对接收的卫星B2b信号电文进行解析 ， 当前B2b信号发送信息类型10、30和40 ， 其中信息类型10和30交替播发 ， 信息类型40每60 s播发一次 。 这意味着B2b接收机的冷启动首次定位时间(Time To First Fix ， TTFF)可以大幅度缩短 ， 因为一般仅需2 s就可以收齐星历和星钟参数 。
由于PPP-B2b只在GEO卫星上播发 ， 目前只有59号卫星播发该信号 。 经过解析 ， 该卫星目前播发的PPP-B2b信息类型包括1、2、3、4、5和63 。 当前信息类型63的播发频率最高 ， 其次是信息类型4 ， 平均6 s播发一次 。
2.3 定位结果
利用B2b解析出的电文信息进行定位 ， 参与定位的卫星共有9颗 ， 结果如图3所示 ， 依次为东(E)、北(N)、天顶(U)方向 ， 横坐标表示定位结果数量 ， 纵坐标为该方向定位误差 ， 三个方向定位精度的RMS值依次为0.45 m、0.31 m和0.80 m 。 由于B2b信号I支路的信息速率达到1 000 sps ， 难以使用长时间的相干累加来提高环路的灵敏度和跟踪精度 ， 因此相同条件下 ， 单独使用B2b信号的定位精度一般会比单独使用B2a或B3I信号的定位精度差 。 但其优势在于可以快速收齐星历和星钟信息 。
『北斗卫星导航系统』「学术论文」北斗三号卫星B2b信号解析
本文插图

2.4 Q支路情况
当前接口控制文件中并没有关于Q支路的内容 ， 本文按照B2a的Q支路扩频码生成方式生成对应的B2b Q支路扩频码 ， 且码初相也采用B2a的Q支路扩频码码初相 。 即B2b的Q支路扩频码周期为1 ms ， 码长10 230 。 电文速率假设为1 000 sps ， 解析出来的B2b的Q支路信号的载噪比情况如表3所示 ， 与I支路的载噪比很接近 。 同时B2b的Q支路解调出的电文信息能找到帧头 ， 帧头也是0xEB90 ， 每帧的周期是1 s 。 B2b信号Q支路在正式提供服务时 ， 一般不会直接使用B2a信号Q支路的扩频码 ， 当前阶段B2b信号Q支路还处于测试状态 。


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