GB/T 39414.4-2020 北斗卫星导航系统空间信号接口规范 第4部分：公开服务信号B3I

ICS49.020

v04GB

中华人民共和国国家标准

GB/T39414.4-2020

北斗卫星导航系统空间信号接口规范

第4部分：公开服务信号B31

InterfacespecificationforsignalinspaceofBeiDounavigationsatellitesystem-

Part4:OpenservicesignalB31

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/T39414.4-2020

目次

前言…………I

引言………E

l范围……··

2规范性引用文件…··

3术语和定义、缩略语……

3.1术语和定义………

3.2缩略语…··

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信号规范………………3

5.1信号结构…”………3

5.2信号特性………..........•••••••••.........•••••••••.........3

5.3测距码特性………...•••.........4

6导航电文…………...•••.........7

6.1导航电文概述………...•••.........7

6.2Dl导航电文………11

6.302导航电文………“……30

7符合性验证方法………….......•..................•••57

7.1概述……………·…57

7.2信号特性验证方法…………58

7.3测距码特性验证方法…”………58

7.4导航电文结构验证方法…………...................•••58

7.5导航电文参数算法验证方法…………58

GB/T39414.4-2020

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z

第1部分2公开服务信号BlC;

一一第2部分z公开服务信号B2a;

一一第3部分＝公开服务信号Bl!;

第4部分s公开服务信号B3I.

本部分为GB/T39414的第4部分。

本部分按照GB/T1.12009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、中国航天电子技术研究院。

本部分主要起草人g宿晨庚、阮航、高为广、卢墨、吴海玲、王维嘉、高扬、刘旭楠、康登榜、曹坤梅、

麻智超、董海青、戴永珊。

I

GB/T39414.4-2020

引言

北斗卫星导航系统分为北斗一号、北斗二号和北斗三号三个建设发展阶段。北斗卫星导航系统现

已发布的公开服务信号包括Bl!、B2I、B3I、BlC和B2ao其中，Bl!、B3I信号在北斗三号和北斗三号的

中困地球轨道（MEO）卫星、倾斜地球同步轨道(IGSO）卫星和地球静止轨道（GEO）卫星上播发，提供公

开服务；B2I信号在北斗二号所有卫星上播发，提供公开服务，在北斗三号卫星上将被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B3I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。

Il

GB/T39414.4-2020

北斗卫星导航系统空间信号接口规范

第4部分：公开服务信号B31

1范围

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

开服务信号B3I的信号特性及导航电文结构。

本部分适用于使用B3I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。凡是不注目期的引用文件，其最新版本（包括所有修改单）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回

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

AODC：时钟数据龄期（AgeofData,Clock)

AODE：星历数据龄期（AgeofData,Ephemeris)

BDCS，北斗坐标系（BeiDouCoordinateSystem)

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

BPSK，二进制相移键控(BinaryPhaseShiftKeying)

CDMA，码分多址（CodeDivisionMultipleAccess)

CGCS2000:2000中国大地坐标系（ChinaGeodeticCoordinateSystem2000)

GEO：地球静止轨道（GeostationaryEarthOrhit)

GIVE：格网点电离层垂直延迟改正数误差（GridpointIonosphericVerticaldelayError)

GIVEI：格网点电离层垂直延迟改正数误差指数（GridpointIonosphericVerticaldelayErrorIndex)

GLONASS，格洛纳斯卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem)

GPS，全球定位系统（GlobalPositioningSystem)

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

IGP：电离层格网点(IonosphericGridPoint)

IGSO：倾斜地球同步轨道(InclinedGeoSynchronousOrbit)

IPP：电离层穿刺点(IonosphericPiercePoint)

IRM:IERS参考子午面CIERSReferenceMeridian)

I

GB/T39414.4-2020

IRP,IERS参考极(IERSReferencePole)

LSB，最低有效位（LeastSignificantBit)

MEO，中圆地球轨道（MediumEarthOrbit)

MSB，最高有效位（MostSignificantBit)

NTSC，国家授时中心（NationalTimeServiceCenter)

RHCP，右旋圆极化（Right-HandCircularPolarization)

RURA，区域用户距离精度（RegionalUserRangeAccuracy)

RURAI，区域用户距离精度指数（RegionalUserRangeAccuracyIndex)

sow，周内秒计数（SecondsofWeek)

UDRE，用户差分距离误差（UserDifferentialRangeError)

UDREI，用户差分距离误差指数（UserDifferentialRangeErrorIndex)

URA，用户距离精度（UserRangeAccuracy)

URAL用户距离精度指数（UserRangeAccuracyIndex)

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，轨道倾角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（BDCS），北斗坐标系的定义符合IERS规范，与2000中国太地坐标系

CCGCS2000）定义一致（具有完全相同的参考椭球参数），具体定义如下g

a)原点、轴向及尺度定义

原点位于地球质心g

Z轴指向IERS定义的参考极CIRP）方向；

X轴为IERS定义的参考子午面（！RM）与通过原点且同Z轴正交的赤道面的交线；

一－Y轴与Z、X轴构成右手直角坐标系；

一一长度单位是国际单位制（SI)米。

b)参考椭球定义

BDCS参考椭球的几何中心与地球质心重舍，参考椭球的旋转轴与Z轴重舍。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组

序号参数定义

1a~6378137.0m

长半轴

2µ~3986004418×10"m'/s'

地心引力常数（包含大气层）

3／~l/298.257222IOI

扁率

4

地球自转角速度o..~7.2921150×10'rad/s

2

GB/T39414.4-2020

4.3时间系统

北斗系统的时间基准为北斗时（BOT）。BDT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，BDT通过UTCCNTSC）与国际

UTC建立联系，BDT与国际UTC的偏差保持在50ns以内（模1s）。BDT与UTC之间的闰秒信息在

导航电文中播报。

5信号规范

5.1信号结构

B3I信号曲“测距码十导航电文”调制在载波上构成，其信号表达式见公式（1):

S缸。）=A",C缸。）D缸。）cos(2πf,t＋伊缸）…(1)

式中2

j卫星编号s

A.,,B3I信号振幅z

C"'B3I信号测距码g

D国IB3I信号数据码；

j,B3I信号载波频率P

<pB31B3l信号载波初相。

5.2信号特性

5.2.1载波频率

同一颗卫星发射的导航信号的载波频率在卫星上由共同的基准时钟源产生。B3I信号的载波频率

为1268.520MHz,

5.2.2调制方式

B3I信号采用二进制相移键控（BPSK）调制。

5.2.3极化方式

卫星发射信号为右旋圆极化CRHC的。

5.2.4载波相位噪声

未调制载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),

5.2.5用户接收信号电平

当卫星仰角大于5＇，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B3I信

号到达接收机天线输出端的最小功率电平为163dBW,

5.2.6信号复用方式

信号复用方式为码分多址（CDMA）圄

3

GB/T39414.4-2020

5.2.7信号带宽

B31信号带宽为20.46MHz（以B31信号载波频率为中心）。

5.2.8杂散

卫星发射的杂散信号不超过一50dBca

5.2.9信号相关性

Bll、BZI和B31信号的测距码相位差随机抖动小于lns(lσ）。

B31信号载波与其载波上所调制的测距码间起始相位差随机抖动小于30(1σ）（相对于载波）。

5.2.10星上设备时延

星上设备时延是指卫星信号从星载频率掘到卫星发射天线相位中心的传输时延。B31信号的设备

时延为基准设备时延，含在导航电文的钟差参数α。中，不确定度小于0.5ns(lσ）。

5.3测距码特性

B31信号测距码（以下简称CB31码）的码速率为10.23Mcps，码长为10230。

CB31码由两个线性序列Gl和GZ截短、模二加生成Gold码后再截短产生。Gl和GZ序列均由13

级线性移位寄存器生成，周期为8191码片，其生成多项式见公式（2）和公式（3):

GlCX)=X13十x4十X3+x十1…………（z)

GZ(X）二x13+x12十x10十xg十x7十X6+xs+x+1………………(3)

CB31码发生器如图1所示。

移位控制时钟CA序列

6I7

寄存器相位为

1111111111100

复位控制时钟

（从左至右顺序）

置初始相位（全“1”）

CB序列

图1CB31码发生器示意图

将Gl产生的码序列截短1码片，使其变成周期为8190码片的CA序列；GZ产生周期为8191码片

的CB序列。CA序列与CB序列模三加，产生周期为10230码片的CB31码。

Gl序列在每个测距码周期Clms）起始时刻或Gl序列寄存器相位为“111111111110。”时置初始相

位，GZ序列在每个测距码周期Clms）起始时刻置初始相位。Gl序列的初始相位为“1111111111111”。

GB/T39414.4-2020

G2序列的初始相位由“1111111111111”经过不同的移位次数形成，不同初始相位对应不同卫星。c.,,

码的G2序列相位分配见表2o

表2C皿码的G2序列相位分自己

测距码编号aG2序列初相值bG2序列初始相位E

编号卫星类型

1GEO卫星141010111111111

2GEO卫星2111111000101011

3GEO卫星3131011110001010

4GEO卫星4221111111111011

5GEO卫星53011onooo11111

6MEO/IGSO卫星6361001001100100

7MEO/IGSO卫星7441111111010010

8MEO/IGSO卫星8481110111111101

9MEO/IGSO卫星9881010000000010

10MEO/IGSO卫星101040010000011011

11MEO/IGSO卫星111161110101110000

12121290010110011110

MEO/IGSO卫星

13133760110010010101

MEO/IGSO卫星

14144180111000100110

MEO/IGSO卫星

15MEO/IGSO卫星154581000110001001

16MEO/IGSO卫星166821110001111100

17MEO/IGSO卫星176960010011000101

18MEO/IGSO卫星187070000011101100

19MEO/IGSO卫星1910781000101010111

202020690001011011110

MEO/IGSO卫星

212122480010000101101

MEO/IGSO卫星

222225740010110001010

MEO/IGSO卫星

23MEO/IGSO卫星2325960001011001111

24MEO/IGSO卫星2427310011001100010

25MEO/IGSO卫星2542940011101001000

26MEO/IGSO卫星2644360100100101001

27MEO/IGSO卫星2746471011011010011

28MEO/IGSO卫星2849781010111100010

29MEO/IGSO卫星2949860001011110101

30MEO/IGSO卫星3010111111111111

31MEO/IGSO卫星3152090110110001111

32MEO/IGSO卫星3255391010110001001

5

GB/T39414.4-2020

表2（续）

测距码编号a

G2序列初相值bG2序列初始相位c

编号

卫星类型

33MEO/IGSO卫星3360611001010101011

34MEO/IGSO卫星3464881100110100101

35MEO/IGSO卫星3571301101001011101

36MEO/IGSO卫星3671651111101110100

37MEO/IGSO卫星3774030010101100111

38MEO/IGSO卫星3858791110100010000

39MEO/IGSO卫星3916811101110010000

40401101011001110

MEO/IGSO卫星5080

41MEO/IGSO卫星4159381000000110100

42MEO/IGSO卫星4239830101111011001

43MEO/IGSO卫星4362080110110111100

444472231101001110001

MEO/IGSO卫星

45MEO/IGSO卫星4529960011100100010

46MEO/IGSO卫星4618140101011000101

474769061001111100110

MEO/IGSO卫星

484861441111101001000

MEO/IGSO卫星

49MEO/IGSO卫星4947130000101001001

50MEO/IGSO卫星5074061000010101100

51MEO/IGSO卫星5172641111001001100

525217660100110001111

MEO/!GSO卫星

53MEO/IGSO卫星5353470000000011000

54MEO/IGSO卫星5435151000000000100

55MEO/IGSO卫星5579510011010100110

56MEO/IGSO卫星5670541011001000110

57MEO/IGSO卫星5738840111001111000

58MEO/IGSO卫星5860670010111001010

59GEO卫星5942301100111110110

60GEO卫星6038031001001000101

61GEO卫星618690111000100000

62GEO卫星6236830011001000010

63GEO卫星6312050010001001110

‘卫星将优先使用1～37号测距码，以实现对已有接收机的后向兼容．

b初相值表示从全“1”状态至当前初始相位所需移位次数．

e初始相位序列按从左至右顺序．

6

GB/T39414.4-2020

6导航电文

6.1导航电文概述

6.1.1导航电文划分

根据速率和结构不同，导航电文分为Dl导航电文和D2导航电文。Dl导航电文速率为50bps，并

调制有速率为1kbps的二次编码，内容包含基本导航信息；D2导航电文速率为500bps，内容包含基本

导航信息和广域差分信息（北斗系统的差分及完好性信息和格网点电离层信息），

MEO/IGSO卫星播发的B31信号采用Dl导航电文，GEO卫星播发的B31信号采用D2导航

电文。

6.1.2导航电文信息类别及播发特点

导航电文中基本导航信息和广域差分信息的类别及播发特点见表3o

表3Dl、D2导航电文信息类别及播发特点

比特数播发特点

电文信息类别

帧同步码（Pre)11

子帧计数（FraID)3

每子帧重复一次

周内秒计数。OW)20

整周计数（WN)13

4

用户距离精度指数（URA!)

1

卫星自主健康标识。atHl)

星上设备时延（TGm,TG.,,)20

本

时钟数据龄期CAOOC)5

卫

Dl，在子帧1、2、3中播发，30s重复周期E

星

基钟差垂数（t~,a,,a,,a,)74D2，在于帧1页面1～10的前5个字中播发，30s

重复周期．

星历数据龄期CAODE)5基本导航

本导航信息更新周期，1h

信息，所有

星历盎散（t匾，～宜，e•"''／），饵，

卫星都播发

M，，。”。，i,.IDOT,C阻，C田’371

C缸，c...c且，C阻〉

电离层模型参数

64

Ca.J”’n~o～3)

Dl，在第4和第5子帧中播发．

页面编号（Pnum)7

D2，在第5子帧中播发．

D1z在子帧4页面1～24、子帧5页面1～6中

历书信息扩展标识CAmEpID)2

历信息书播发．

D2，在子帧5页面37～60、95～100中播发

7

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表3（续）

比特数播发特点

电文信息类别

m，在于帧4页面l～24、子帧5页面l～6中播

发1～30号卫星3在子帧5页面11～23中分时播

发31～63号卫星，需结合AmEplD和AmID

历书参数

识别．

Ct~，～IA,e,""M,,a,，白，品，178

D2在于帧5页面37～60、95～100中播发1～30号

a,,a,,Am!D)

卫星s在子帧5页面103～115中分时播发31～63号

卫星，需结合AmEplD和AmID识别．

更新周期，1］、于7d

m，在子帧5页面B中播发．

历信书息

历书周计数CWN,)8D2，在于帧5页面36中播发。

更新周期E小于7d

m，在子帧5页面7～B中播发1～30号卫星健康

信息；在子帧5页面24中分时播发31～63号卫

基本导航

星健康信息，需结合AmEplD和AmID识别．

信息，所有

卫星健康信息

9×43

D2，在于帧5页面35～36中播发1～30号卫星健

CHea;，；~1～43)卫星都播发

康信息g在子帧5页面116中分时播发31～63号

卫星健康信息，需结合AmEplD和AmID识别．

更新周期z小于7d

与UTC时间同步参数CA，凹，

88

A，盯~,t>tu.,il.tc町，WN田，DN)

与GPS时间同步参数

30

m，在于帧5页面9～10中播发。D2，在于帧5

CAoo田，A,.,,)

页面101～102中播发．

与Galileo时间同步参数30更新周期＝小于7d

CA,°",A,.,,)

与GLONASS时间同步参数

30

CAoo山，A,ow)

4DZ，在子帧1全部10个页面中播