GB/T 39414.2-2020 北斗卫星导航系统空间信号接口规范 第2部分：公开服务信号B2a

ICS49.020

v04GB

中华人民共和国国家标准

GB/T39414.2-2020

北斗卫星导航系统空间信号接口规范

第2部分：公开服务信号B2a

InterfacespecificationforsignalinspaceofBeiDounavigationsatellitesystem-

Part2:OpenservicesignalB2a

2020-11-19发布2021-06-01实施

国家市场监督管理总局告士

国家标准化管理委员会保W

GB/T39414.2-2020

目次

前育”………………..m

引言”……………”……N

1范围………”……·……”…·…...........................1

2规范性引用文件…………”…”…·…1

3术语和定义、缩略语…………“………·……1

3.1术语和定义……………·…...........................1

3.2缩略语………”…”……..1

4北斗系统概述…··……“………·…….2

4.1空间星座………………·…...........................2

4.2坐标系统…………”………·…………..2

4.3时间系统…··………………3

5信号特性…”…………”……….3

5.1信号结构………·……”…·……3

5.2信号调制…………...........................3

5.3逻辑电平……··……”………·……4

5.4极化方式……”.••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••5

5.5载波相位噪声……………·……5

5.6杂散”…·”·”……·……5

5.7相关损耗……·……”……5

5.8数据／码一致性…·…”…5

5.9信号一致性…………·……”………·……5

5.10地面接收功率电平……··……5

6测距码特性”……··……·……”………·……6

6.1测距码结构………”…...........................6

6.2B2a信号测距码……··……“…·……6

6.3非标准码………·……………14

7导航电文结构…………….14

7.1导航电文概述……………….14

7.2B-CNAV2导航电文…………”…”…·…15

8导航电文参数和算法…………”……21

8.1测距码编号………·……”…………21

8.2信息类型……………”……21

8.3系统时间参数……………22

8.4电文数据版本号………….22

8.5钟差参数……·……”…………24

8.6群延迟修正参数…………….24

I

GB/T39414.2-2020

8.7星历参数………………………..25

8.8电离层延迟改正模型参数……”………·………27

8.9中等精度历书……·……”………·……32

8.10筒约历书…………·…………·…35

8.11地球定向参数…………”………·……35

8.12BDTUTC时间同步参数…·……………36

8.13BGTO参数…………·”……38

8.14卫星健康状态………”………·……38

8.15卫星完好性状态标识…·……”………·……39

8.16空间信号精度指数…………”………39

8.17空间信号监测精度指数………”………·……40

9符合性验证方法…………”………·……40

9.1概述……………”……40

9.2信号特性验证方法………”………·……40

9.3测距码特性验证方法…··……“………….40

9.4导航电文结构验证方法………”…….40

9.5导航电文参数算法验证方法…………”………·…41

附录A（资料性附录）多进制LDPC编译码方法及示例…………·………..42

Il

GB/T39414.2-2020

前言

GB/T39414《北斗卫星导航系统空间信号接口规范》分为4个部分g

一一第1部分＝公开服务信号BlC;

第2部分z公开服务信号固的

第3部分z公开服务信号Bll;

一一第4部分＝公开服务信号B31,

本部分为GB/T39414的第2部分。

本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本部分由中央军委装备发展部提出。

本部分由全国北斗卫星导航标准化技术委员会（SAC/TC544）归口。

本部分起草单位z中国卫星导航工程中心、中国航天标准化研究所、北京卫星导航中心、中国航天科

技集团公司第五研究院、中国科学院微小卫星创新研究院、华中科技大学、北京航空航天大学、清华大

学、中国航天电子技术研究院。

本部分主要起草人z宿晨庚、高为广、卢塞、阮航、王维嘉、泉浩芳、高扬、王威、王梦丽、唐祖平、黄勤、

姚铮、麻智超、董海青、陆新颖。

m

GB/T39414.2-2020

冒｜言

北斗卫星导航系统分为北斗一号、北斗三号和北斗兰号三个建设发展阶段。北斗卫星导航系统目

前已发布的公开服务信号包括Bll、B2I、B町、BlC和B2a。其中，Bll、B3I信号在北斗二号和北斗三号

的中圆地球轨道（MEO）卫星、倾斜地球同步轨道OGSO）卫星和地球静止轨道（GEO）卫星上播发，提供

公开服务占21信号在北斗三号所有卫星上播发，提供公开服务，在北斗兰号卫星上将被B2a信号取代p

BlC、B2a信号在北斗三号中圆地球轨道（MEO）卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO）卫星上播发，提供公

开服务。

GB/T39414的本部分主要定义了北斗系统空间星座和用户终端之间公开服务信号B2a的相关内

容，包括空间信号射频特性、测距码、导航电文结构、导航电文参数和用户算法等，可作为北斗卫星导航

产品设计、研制及应用的重要依据。

N

GB/T39414.2-2020

北斗卫星导航系统空间信号接口规范

第2部分：公开服务信号B2a

1范围

GB/T39414的本部分规定了北斗卫星导航系统（以下筒称北斗系统）空间星座和用户终端之间公

开服务信号B2a的信号特性、导航电文结构及用户算法等。

本部分适用于使用B2a信号的卫星导航产品的研制、生产和检验。

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。

GB/T39267北斗卫星导航术语

3术语和定义、缩略语

3.1术语和定义

GB/T39267界定的术语和定义适用于本文件。

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件，

AIF：系统告警标识（AccuracyIntegrityFlag)

BDCS：北斗坐标系（BeiDouCoordinateSystem)

BDGIM：北斗全球电离层延迟修正模型（BeiDouGlobalIonosphericdelayc。rrectionModel)

BDS，北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem)

BGTO：北斗时与其他GNSS系统时的偏差CBDT-GNSSTimeOffset)

BPSK，二进制相移键控(BinaryPhaseShiftKeying]

CGCS2000:2000中国大地坐标系（ChinaGeodeticc。ordinateSystem2000)

CRC，循环冗余校验（CyclicRedundancyCheck)

DIF，电文完好性标识（DataIntegrityFlag)

ECI：地心惯性（坐标系）(EarthCenteredInertial)

EOP：地球走向参数（EarthOrientationParameters]

GEO，地球静止轨道（GeostationaryEarthOrbit)

GF，伽罗瓦域（GaloisField)

GLONASS：格洛纳斯卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem]

GNSS：全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem]

GPS：全球定位系统（GlobalPositioningSystem)

HOW：周内小时计数（HoursOfWeek)

1

GB/T39414.2-2020

ICD，接口控制文件(InterfaceControlDocument]

IERS：国际地球自转参考系服务(InternationalEarthRotationandReferenceSystemsService)

IGSO，倾斜地球同步轨道(InclinedGeoSynchronousOrbit]

IODC：钟差参数版本标识(IssueofData,Clock)

IODE：星历参数版本标识(IssueofData,Ephemeris)

IRM,IERS参考子午面CIERSReferenceMeridian)

IRP,IERS参考极CIERSReferencePole]

LDPC：低密度奇偶校验（LowDensityParityCheck)

LSB：最低有效位（LeastSignificantBit)

MEO，中圆地球轨道（MediumEarthOrbit)

MJD：约化儒略日（ModifiedJulianDate)

MSB：最高有效位（MostSignificantBit)

NTSC，国家授时中心（NationalTimeServiceCenter)

PRN：伪随机噪声（Pseudo-RandomNoise)

RHCP：右旋I国极化（Right-HandCircularPolarization)

RMS，均方根（RootMeanSquare)

SIF，信号完好性标识（SingalIntegrityFlag)

SISA：空间信号精度（SingalinSpaceAccuracy)

SISAI，空间信号精度指数（SingalinSpaceAccuracyIndex)

SISMA，空间信号监测精度（SingalinSpaceMonitoringAccuracy)

SISMAI：空间信号监测精度指数（SingalinSpaceMonitori吨AccuracyIndex)

SOH：小时内秒计数（SecondsofHour)

TEC，总电子含量（TotalElectronContent)

TECu：总电子含量单位（TotalElectronContentunit)

UT：世界时（UniversalTime)

WN：整周计数（WeekNumber)

4北斗系统概述

4.1空间星座

北斗全球系统标称空间星座由3颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和24颗MEO卫星组成，并视情部

署在轨备份卫星。GEO卫星轨道高度35786km，分别定点于东经80°、110.5。和140。；IGSO卫星轨道

高度35786km，~道倾角55°;MEO卫星轨道高度21528km，轨道倾角55°。

4.2坐标系统

北斗系统采用北斗坐标系。DCS〕，北斗坐标系的定义符合IERS规范，与CGCS2000定义一致（具

有完全相同的参考椭球参数〉，具体定义如下．

a)原点、轴向及尺度定义包括z

1)原点位于地球质心；

2)Z轴指向IERS定义的参考极CIRP）方向；

3)X轴为IERS定义的参考子午面CIRM）与通过原点且同Z轴正交的赤道面的交线5

4)Y轴与Z、X轴构成右手直角坐标系；

5)长度单位是国际单位制CSD米。

2

GB/T39414.2-2020

b)参考椭球定义，BDCS参考椭球的几何中心与地球质心重合，参考椭球的旋转轴与Z轴重合。

BDCS参考椭球定义的基本常数见表1。

表1BDCS参考椭球定义的基本常数

序号参数定义

1a~6378137.0m

长半轴

2μ二3.986004418×10"m'/s'

地心引力常数（包含大气层〉

3£~1/298.257222101

扁率

4

地球自转角速度n.~1.292uso×10'rad/s

4.3时间系统

北斗系统的时间基准为北斗时（BOT）。BOT采用国际单位制（SI)秒为基本单位连续累计，不闰

秒，起始历元为2006年1月1日协调世界时（UTC)OO时00分00秒。BOT通过UTC(NTSC）与国际

UTC建立联系，BOT与国际UTC的偏差保持在50ns以内（模ls）。BOT与UTC之间的闰秒信息在

导航电文中播报。

5信号特性

5.1信号结构

B2a信号的载波频率、调制方式及符号速率见表2,

表2B2a信号结构

载波频率／MHz符号速率／sps

信号信号分量调制方式

数据分量B2a...dataBPSK(lO)200

B2a1176.45

导频分量B2a...pilotBPSK(lO)。

5.2信号调制

采用功率归一化的复包络形式来描述信号调制方式。假设一个调制信号的复包络表达见公式(1):

sx(t)=sx1(t）十isx2(t)…(1)

式中z

Sx(t）一一复包络基带信号g

Sx1(t）一一复包络的实部，代表信号的同相分量g

j虚数单位B

Sx2(t）一一复包络的虚部，代表信号的正交分量。

Sx(t）基带信号形式，描述了调制信号在载波调制之前所真正包含的信号结构与信息内容g该调制

信号也可以表示为带通信号见公式（2):

Sx(t)=/2Px[sx1(t)cos(2πfxt)-Sx2(t)sin(2πfxt)]···············…(2)

式中z

Sx(t）一一带通信号5

3

GB/T39414.2-2020

Px一一信号功率；

fx一一信号载波频率．

Sx(t）完整地表达了一个经载波调制后的带通信号。因此，基带信号Sx(t）和带通信号Sx(t）是同

一个信号的两种表达方式，二者可以相互转换。B2a信号的复包络可以表示为公式（3);

s82,(t)=s.,L也饭。）+js.，ι国”。）…(3)

式中z

S田山m(t)数据分量，由导航电文数据DB2~d血。）和测距码C＂＇~＂＂a(t）调制产生e

S田也oilo.<t)导频分量，仅包括测距码C田U阳（吵。

数据分量与导频分量的功率比为1;1，二者均采用BPSK(lO）调和l方式。两分量的数学表达式见

公式（4）和公式（5);

S困山ω＝ιDB2Ld."(t)•c田山山）…(4)

.J2

SB2L酬。）=-be阳山〉…·(5)

.J2

数据分量中D.,L.,,,,(t）的数学定义见公式（6);

D.,L阳。）=z:;dB2L缸”［kJPn•._...(t-kTB2L也，，）························(6)

i=-«I

式中2

dB2L曲B2a信号的导航电文数据码s

11.0<t<T

卢T(t)=I’-，是宽度为T的矩形脉冲函数z

\0,其他

T＂＇ι也u一一相应的数据码片宽度。

C田U血（t）和cB2Lpilo<(t）测距码的数学表达式见公式（7）和公式（8),

”Nm._w.m-1

CB2L削（t）二z:;z:;CB2L邮［k]PT~＂·(t一（N.,L.,,,,n+k)To.ll川”…•（7)

’电＝－咽l=O

•NB2，卫kit-1

CB2Lpilo<(t)=z:;z:;cBZL向［k]pT~＂＇·(t-(NB2L抖.，，n+k)T~＂＇，）········…·(8)

式中z

c.，山恒和CBZιpilo<数据分量和导频分量的测距码序列（取值为土1);

N且也饱和N凰_pilo<对应分量的测距码码长，其值为主码码长与子码码长的乘积，数据分量为

10230×5，导频分量为10230×100;

T~.＝l/R~.，，一－B2a信号的测距码码片宽度s

R~，=10.23Mbps一－B2a信号的测距码速率。

B2a信号的分量组成，以及各分量的调制方式、相位关系和功率比见表3,

表3B2a信号调制特性

分量调制方式相位关系功率比

,.,,...(t)BPSK(]O)。1/2

BPSK(]O)901/2

＇＂＇＇－－＇＂＂拙（t)

5.3逻辑电平

调制信号的逻辑电平与信号电平之间的对应关系见表4,

4

GB/T39414.2-2020

表4逻辑电平与信号电平之间的映射关系

逻辑电平

信号电平

1-1.0

。+Lo

5.4极化方式

卫星发射信号为右旋圆极化（RHC的。

5.5载波相位噪声

未调制裁波的相位噪声谱密度应满足单边噪声带宽为10Hz的三阶锁相环的载波跟踪精度达到

0.1rad(RMS）。

5.6杂散

卫星发射的杂散信号不超过一50c!Bc。

5.7相关损耗

由星上载荷失真导致的相关损耗不超过0.6dB。

5.8数据／码一敖性

每个数据符号的边沿与码片的边沿对齐，周期性的测距码第一个码片的起始时刻与数据符号位起

始时刻对齐。每个子码的边沿与主码的边沿对齐，主码第一码片起始时刻与子码码片起始时刻对齐。

5.9信号一致性

任意信号分量问伪码相位互差不超过10nso

5.10地面接收功率电平

当卫星仰角大于50，在地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0dBi增益时，卫星发射的导航信

号到达接收机天线输出端的最小功率电平见表5。

表5地面接收的最小功率电平

信号最小接收功率＇／dBW

卫星类型

MEO卫星156

B2a

IG吕O卫星158

＆对于包含数据分量和导频分量的信号，最小接收功率为数据和导频的合路功率，数据、导频之间的功率分配由

调制方式定义，分量间的有效功率比偏差小于0.5dB，卫星播发的B2a信号具有以下特性E波柬轴向相对于地

球边缘滚降不超过2dB.

5

GB/T39414.2-2020

6测距码特性

6.1

测距码结构

B2a信号测距码采用分层码结构，由主码和子码相异或构成。子码的码片宽度与主码的周期相同，

子码码片起始时刻与主码第一个码片的起始时刻严格对齐，时序关系见图l。

袁满

予在理

蜘二离rt

~ft~~γ：4ι孔n...r·11

固1

主码、子码时序关条示意圄

B2a信号测距码参数见表6,

B2a信号测距码参数

表6

子码周期／ms

主码码型主码码长主码周期／ms子码码型子码码长

信号分量

Gold10230155

B2a数据分量固定码

Gold102301Weil码截短100100

B2a导频分量

对于MEO和IGSO卫星，每颗卫星对应唯一的测距码编号（PRN号），同一颗卫星播发的BlC和

B2a信号采用相同的PRN号．

6.2

B2a倍号测距码

6.2.1

B2a信号主码

B2a信号主码的码速率为10.23Mcps，码长为10230，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UoB2a数据分量主码见公式（9):

g1(x)=1+x+x'+x"+x"…(9)

g2(x)=1+x'+x'+x'+x"+x12+x"

B2a导频分量主码见公式(10):

g,(x）二1+x'+x'+x'+x"

..(10)

g2(x)=1十z十t十x＇十x＇十x＂十x"

具体实现见图2和图3,

6

GB/T39414.2-2020

ι1,2C1,3cl,6C1,1C1,s寄存器1

寄存器1

s1,2·\,,•\,6•\,7•\,8

初始值+输出

E9

寄存器2

川川川川s,,,Is,,,Is,,,Is,,,Is,,•Is,,10Is，，川凡η队句1叫川初始也

寄存器2

＠异或门

图2B2a数据分量的主码发生器

时钟（码速率）

寄存器1

寄存器1复位控制

寄存器1

日伊

寄存器2

初始值

寄存器2

寄存器2复位控制

图3B2a导频分量的主码发生器

在同一卫星上，BZa信号两个分量的主码生成多项式不同，但采用相同的初始状态：寄存器1的初

始值均为全1，寄存器2的初始值在表7、表8中给出，排列方式为［S2,1，凡，2，凡，3，…，S2,l3J。在主码周

期起始时刻，寄存器1和寄存器2同步复位；主码周期中，第8190码片的结束时刻，寄存器1需复位。

重复以上过程，得到长度为10230的测距码。

BZa信号测距码共有126个，数据码和导频码各63个。具体参数见表7和表80表7和表8中，头

24个码片和末尾24个码片用八进制表示，最高有效位CMSB）先传。

表7B2a数据分量的主码参数

PRN号

寄存器2初始值（二进制）头24个码片（八进制）末尾24个码片（八进制）

110000001001012677105642646672

210000001101006477173743261240

7

GB/T39414.2-2020

表7（续〉

PRN号

寄存器2初始值（二进制〕头24个码片（八进制〕末尾24个码片（八进制〉

310000101011012257054422122147

410001010011110327006037130044

510001010101012527017362604441

610001101011104247373132223757

710001111011104207321175444074

810001111110111007027572155517

910011001010013263023623340625

1010011110110105103233670730557

1110100001101012475134612470110

1210100010001006735034743367447

1310100010101012535042642740075

1410100010110111135173026275034

1510100010111006135310577007136

1610100101000111655304221516371

1710100111101110415276757170016

1810101000000013765304673363551

1910101001111104065367101726764

2010101101010111245044565504556

2110101101100013445055630230153

2210110010100111531111006600771

2310110011000105631043110770505

2410110100110007151101276447734

2510110101101104451114405425133

2610110111100105411236144374741

2710110111111110011214777505753

2810111000100105561151430732736

2910111001111006061144243750131

3010111101