GB∕T 39398-2020 全球连续监测评估系统（iGMAS）监测评估参数 GB∕T39398-2020 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS49.020
中华人民共和国国家标准
GB/T39398—2020
全球连续监测评估系统（iGMAS）监测评估参数
Monitoring and assessment parameters of international GNSSmonitoring and assessment system(iGMAS)2020-11-19发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-06-01实施
规范性引用文件
术语、定义和缩略语·
术语和定义
缩略语
监测评估参数分类
星座状态参数
卫星健康状态参数
卫星轨道参数
精度因子(DOP)
空间信号参数
用户接收信号电平
功率谱偏差
基带信号数字畸变
信号分量间相位偏差
信号相关损失
测距码相位相对一致性
空间信息参数
广播轨道精度
广播钟差精度
空间信号距离误差（SISRE）
空间信号距离变化率误差（SISRRE）目
空间信号距离二阶变化率误差（SISRAE)空间信号完好性
空间信号连续性
空间信号可用性
广播电离层延迟模型精度
广播TGD精度
协调世界时偏差误差（UTCOE）
系统时性能参数
卫星钟性能
BDT与GNSS系统时偏差误差（BGTOE）坐标系统转换
服务性能参数
定位精度
rKaeerKca
GB/T39398—2020
GB/T39398—2020
测速精度
系统时授时精度
PDOP可用性
定位服务可用性
定位服务连续性
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
精度因子的计算方法
广播轨道精度计算
广播钟差精度计算
-rKaeerKAca-
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草本标准由中央军委装备发展部提出。本标准由全国北斗卫星导航标准化技术委员会（SAC/TC544)归口。GB/T39398—2020
本标准起草单位：西安测绘研究所、中国卫星导航工程中心、中国科学院国家授时中心、战略支援部队信息工程大学、中国科学院上海天文台、中国航天标准化研究所本标准主要起草人：贾小林、焦文海、李建文、阮仁桂、刘莹、贺成艳、胡志刚、王雪、苏牡丹、朱永兴任夏、张慧君、淑丽、王凯、王维嘉。m
rrKaeerkAca-
1范围
全球连续监测评估系统（iGMAS）监测评估参数
GB/T39398—2020
本标准规定了全球连续监测评估系统（iGMAS）对全球卫星导航系统（GNSS）运行状态、服务性能进行监测和评估所涉及的监测评估参数分类、星座状态参数、空间信号参数、空间信息参数、服务性能参数等要求。
本标准适用于卫星导航系统工程建设与运行维护，以及民航、海事、交通、电力、通信等行业对卫星导航服务性能的监测与评估工作。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/T39267一2020北斗卫星导航术语术语、定义和缩略语
术语和定义
GB/T39267一2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1
healthstatus of signal-in-space空间信号健康状态
导航电文中用于指示空间信号是否正常的状态参数3.1.2
信号中断signal outages
导航卫星不能播发状态为“健康”的空间信号注1：空间信号包括信号不播发、播发非标准码，以及信号状态为“不健康”。注2：信号中断包括计划中断和非计划中断3.1.3
scheduledsuspensions
计划中断
在卫星信号预计将不符合ICD文件规定的性能时，提前发出通知的卫星信号中断。3.1.4
非计划中断
unscheduled outages
计划中断之外的由系统故障或维修事件等造成的卫星信号中断。注：在非计划中断发生后宜尽快通知用户。3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
BDS：北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem）rKaeerKAca-
GB/T39398—2020
BDT：北斗时（BeiDou Time)
BGTOE：BDT与GNSS系统时偏差误差（BDT/GNSSTimeOffsetError）DCB：差分码偏差（DifferentialCodeBias）DOP：精度因子（DilutionofPrecision）Galileo：伽利略卫星导航系统（GalileoNavigationSatelliteSystem）GEO：地球静止轨道（GeostationaryEarthOrbit)GLONASS：全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）GNSS：全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）GPS：全球定位系统（GlobalPositioningSystem）ICD：接口控制文件（InterfaceControlDocument）ICG：全球卫星导航系统委员会（InternationalCommitteeonGlobalNavigationSatelliteSystems）IGSO：倾斜地球同步轨道（InclinedGeoSynchronousOrbit）iGMAS：全球连续监测评估系统（InternationalGNSSMonitoringandAssessmentSystem）MEO：中圆地球轨道（MediumEarthOrbit)RMS：均方根（RootMeanSquare）SIS：空间信号（SignalinSpace）SISRAE：空间信号距离二阶变化率误差（SignalinSpaceRangeAccelerationError）SISRE：空间信号距离误差（SignalinSpaceRangeError）SISRRE：空间信号距离变化率误差（SignalinSpaceRangeRateError）TECU：总电子含量单位（TotalEelectronContentUnit)TGD：群延时间改正（TimeCerroctionofGroupDelay）UTC：协调世界时（CoordinatedUniversalTime）UTCOE：协调世界时偏移误差（UTCOffsetError）4监测评估参数分类
监测评估参数分为以下4类：
星座状态参数；
一空间信号参数；
一空间信息参数；
服务性能参数。
5星座状态参数
卫星健康状态参数
标识卫星导航信号是否可用的参数，一般从卫星导航电文获取，通常分为健康、不健康两种状态。2卫星轨道参数
表征在轨卫星的空间位置及速度的参数，一般采用开普勒轨道根数表示，包括轨道长半轴、偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角和平近点角。3精度因子（DOP）
精度因子（DOP）分为以下5种：2
rKaeerKAca-
一几何精度因子（GDOP)；
一位置精度因子（PDOP）；
一垂直精度因子（VDOP)；
水平精度因子(HDOP)；
时间精度因子（TDOP）。
可按单GNSS星座或多GNSS星座组合计算，具体计算公式参见附录A。6空间信号参数
6.1用户接收信号电平
GB/T39398—2020
表征卫星导航信号功率特性。通过测量卫星导航信号到达地球近地表面的功率电平获得。包含地面接收功率最小值及地面接收功率稳定度两个参数：a）地面接收功率最小值：在卫星高度角大于5°地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0dB增益的情况下，卫星导航信号到达接收机天线输出端各支路信号最小功率电平：b）地面接收功率稳定度：在卫星高度角大于5°、地球表面附近的接收机右旋圆极化天线为0dB增益的情况下，任意30min内卫星导航信号到达接收机天线输出端各支路信号电平的最大值与最小值之差。
6.2功率谱偏差
表征卫星导航信号功率谱特性。在频率分辨率为1Hz情况下，利用主瓣带宽内的实测信号与设计信号的归一化功率谱密度包络之差计算获得。分析参数主要为偏差最大变化量，是指在80%的主瓣带宽内实测信号与设计信号功率谱密度包络的差值曲线中最大值与最小值之差。实测信号与设计信号功率谱密度包络差值曲线如图1所示，功率谱偏差为Ap，单位为分贝瓦每千赫(dBW/kHz)。
频率/M2
实洲信号
设计信号
图1功率谱密度包络差值曲线示意图6.3基带信号数字畸变
表征卫星导航信号时域波形特性。通过统计实测卫星基带信号码片持续时间与设计基带信号码片持续时间差值得到。
基带信号数字畸变示意图如图2所示。图中，黑色虚线为实测卫星基带信号波形，t，表示实测卫3
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GB/T39398—2020
星基带信号码片持续时间，单位为纳秒：红色实线为设计卫星基带信号波形，t，表示设计基带信号码片持续时间，单位为纳秒则△t表示基带信号数字畸变，单位为纳秒- -
=(—2
图2基带信号数字畸变示意图
6.4信号分量间相位偏差
表征卫星导航信号调制特性。卫星导航信号分量间相位偏差是指同频点各信号分量之间的实测载波相位差与设计载波相位差的差值。按公式(1)计算。Ap(f.m.n)=p(f.m.a)-(f.m.w)
式中：
f频点信号分量m与信号分量n之间相位偏差，单位为弧度（rad）；f频点信号分量m与信号分量n之间的实测载波相位差，单位为弧度（rad）：f频点信号分量m与信号分量n之间的设计载波相位差，单位为弧度（rad）6.5信号相关损失
（1）
表征卫星导航信号相关特性。相关损失是指卫星导航信号工作带宽内的实测基带信号相关功率与设计基带信号相关功率之差：其中实测基带信号相关功率通过实测基带信号与本地复现参考信号的归一化相关运算，见公式（2），设计基带信号相关功率通过本地复现参考信号归一化自相关运算，见公式（3），相关损失按照公式（4)计算。CCF(t)
Sreal(t).Srer(t-t)dt
ISrel(t)/'dt.
ISr(t)\dt
PccF=maxover.all(20·Ig[CCF(t)|)CL=PccF,rer-PccF,real
式中：
CCF(T)
Srea(t)
Srr(t-t)
maxover.a
P.ccF-ref
接收信号与本地复现信号时延时，导航信号互相关归一化计算值；互相关计算时延差偏移量，单位为秒(s)；积分时间，通常为所分析信号的一个主码周期，单位为秒（s)；历元t时刻，工作带宽内的实测基带信号：（3)
·（4）
历元t时刻，工作带宽内的与接收信号时延为的本地复现参考信号共轭，其中上标*表示共轭：
积分运算的时间步进量，单位为秒（s）：积分周期内的归一化相关功率最大值，单位为分贝（dB）：积分周期内的最大值计算函数；在积分周期内，设计基带信号归一化相关功率最大值，单位为分贝（dB)；在积分周期内，实测基带信号归一化相关功率最大值，单位为分贝（dB)；-rrKaeerKAca-
相关损失，单位为分贝（dB）。6.6测距码相位相对一致性
GB/T39398—2020
表征测距码相位一致性。通过统计二段时间内的同频点各支路测距码之间相位变化量之差获得按公式（5)计算。
Ap=[p（t+tm）-pf（t)-[o（t+tm）-p（t)式中：
Pfy(t)
f频点x支路与y支路测距码间相位相对一致性参数值，单位为纳秒(ns)；t时刻f频点x支路测距码伪距测量值，单位为纳秒（ns)；t时刻f频点y支路测距码伪距测量值，单位为纳秒(ns)；时间间隔，单位为秒（s)。
空间信息参数
7.1广播轨道精度
表征利用广播星历轨道参数计算得到的卫星位置精度。计算方法参见附录B。7.2广播钟差精度
表征利用广播星历钟差参数计算得到的卫星钟差精度。计算方法参见附录C。7.3空间信号距离误差（SISRE）·（5）
广播轨道和钟差误差引起的卫星至用户距离误差。在卫星导航信号覆盖范围内，SISRE的统计精度按公式（6)计算。
EsISRE=V(αOR—cO)+(OA+O)
式中：
EsisRE
SISRE的统计精度，单位为米（m）；径向误差映射因子；
广播轨道径向精度，单位为米（m）；光在真空中的传播速度，单位为米每秒（m/s）；广播钟差精度，单位为秒(s)；
迹向、法向误差映射因子；
广播轨道迹向精度，单位为米（m）；广播轨道法向精度，单位为米（m）。（6）
对于典型的GNSS卫星轨道高度，在观测截至高度角位5°的情况下，映射因子α和β按表1取值。表1
GNSSSISRE映射因子（截止高度角为5°）导航系统
卫星类型
映射因子
GEO/IGSO
35786km
21528km
20200km
rKaeerKAca-
GLONASS
19100km
Galileo
23222km
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7.4空间信号距离变化率误差（SISRRE）导航卫星广播轨道和钟差误差引起的卫星至用户距离误差随时间的变化率，即SISRE对时间一阶导数。一般采用卫星钟的3秒稳定度，按公式（7)计算空间信号距离变化率精度。EDSISRREC·0
式中：
EDsISRRE
空间信号距离变化率精度，单位为米每秒（m/s）；卫星钟频率3秒稳定度。
其中。，按公式（8)计算。
a,=o,(t)
式中：
卫星钟频率T(3s≤t≤4000s)秒稳定度。7.5空间信号距离二阶变化率误差（SISRAE）·（7)
导航卫星广播轨道和钟差误差引起的卫星至用户距离误差随时间的二阶变化率，即SISRE对时间二阶导数。一般采用卫星钟的3秒稳定度，按公式（9计算空间信号距离二阶变化率精度EAsISRAE
式中：
EAsISRAE
空间信号距离二阶变化率精度，单位为米每二次方秒（m/s）。7.6空间信号完好性
表征导航电文中完好性相关参数在规定时间内实现风险告警能力·以卫星播发状态为“健康”的空间信号为判据，评估时段通常不小于二年。7.7
空间信号连续性
表征卫星在评估时段内不发生非计划中断而持续工作的概率。以卫星播发状态为“健康”的空间信号为判据，评估时间通常不小于一年。单颗GNSS卫星的空间信号连续性按公式（10)计算。bool(sG.k))
式中：
N total
bool(s(i.k))
空间信号可用性
Ntotal-Nwin
评估时段内·某颗导航卫星空间信号连续性：评估时段总历元数；
滑动窗口长度（通常取1h）内包含的历元数：评估期内滑动窗口序号，j=1,2，，N.oral一Nwin；滑动窗口内的评估历元序号.k=1.2....N.：布尔函数，当卫星健康状态s(，k)为“健康”时取1，否则取0；?（10）
滑动窗口序号为、滑动窗口内历元序号为k时刻的卫星健康状态，由计划中断导致的不健康状态不纳人考虑范围。表征卫星在评估时段内健康状态总时间与评估时段总时间的比值。以卫星播发状态为“健康”的空6
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间信号为判据，评估时段通常不小于一年。单颗GNSS卫星的空间信号可用性按公式（11）计算SAa
式中：
N healih
Nrotal
单颗卫星空间信号可用性；
N hoalih
评估时段内，该卫星空间信号播发状态为“健康”的历元数；评估时段总历元数。
7.9广播电离层延迟模型精度
（11）
表征导航卫星广播电离层模型参数计算得到的电离层天顶延迟值的改正率和精度，按照参考基准的不同，可采用两种方法计算：a）采用事后高精度格网电离层延迟模型作为评估基准，按公式（12)计算广播电离层延迟模型改正率，按公式（13)计算广播电离层延迟模型精度。RMG
式中：
[VIMOD.,-VIGIM.
(VIMop.VIam.)
由格网电离层模型评估的广播电离层模型改正率电离层格网点总数；
网格点序号.i-1.2,.n；
·（12）
.（13)
格网点序号为i处广播电离层模型按照ICD规定方法计算的天顶延迟值，单位为TECU;bZxz.net
格网点序号为处事后高精度格网电离层延迟模型计算得的天顶延迟值，单位为TECU;
广播电离层模型精度，单位为TECU。b）
采用双频实测观测数据计算穿刺点处垂直方向电离层延迟作为评估基准，按公式（14）计算广播电离层延迟模型改正率，按公式（15)计算广播电离层延迟模型精度。RML
式中：
VIMOD.-VIiC.
(VIMODt-VItc-t)\
由实测观测数据评估的广播电离层模型改正率；评估的穿刺点总数；
穿刺点序号，l-1.2，.,m；
...（14)
..（15)
穿刺点序号1处广播电离层模型按照ICD规定方法计算的天顶延迟值，单位为TECU;
穿刺点序号「处采用双频实测数据计算得到的天顶方向电离层延迟值，单位为TECU
7.10广播TGD精度
表征导航电文中群延迟改正的精度。按公式（16）计算广播的TGD误差，统计误差序列得RMS。7
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GB/T39398—2020
式中：
DTGDi=Dbrd,t-Dref.
DrGD.i——i时刻广播TGD误差，单位为纳秒（ns)；Drd.t——i时刻由导航电文计算获得的TGD,单位为纳秒(ns)；Def：—i时刻事后DCB产品转换后的TGD,单位为纳秒（ns）。7.11协调世界时偏差误差（UTCOE）·（16)
表征导航卫星广播的协调世界时（UTC)偏差值的精度。从导航电文中获取相应参数，按照ICD规定方法计算获得协调世界时偏差，并与事后高精度测量的协调世界时偏差求差，得到协调世界时偏差误差，统计误差序列得95%分位值。7.12系统时性能参数
表征卫星导航系统系统时间的性能的参数，用频率准确度、稳定度、漂移率和与协调时UTC（）的偏差(模1s)等参数表示。
7.13卫星钟性能
表征导航卫星基准频率性能的参数，用频率准确度、稳定度和漂移率等参数表示。7.14BDT与GNSS系统时偏差误差（BGTOE）表征北斗卫星导航系统播发的BDT与GPS、GLONASS、Galileo系统时之间的偏差值的精度。从导航电文中获取BDT与GNSS系统时之间的偏差参数，按照ICD规定方法计算获得BDT与GNSS系统时之间的偏差，并与事后高精度测量的偏差求差，得到BDT与GNSS系统时偏差误差，统计误差序列得95%分位值。
7.15坐标系统转换
表征卫星导航系统坐标系统之间的关系，通常用布尔莎七参数转换模型及其参数表示。8服务性能参数
8.1定位精度
用户使用导航信号确定的位置与其真实位置之差的统计值，包括水平定位精度和垂直定位精度。8.2
测速精度
用户使用导航信号确定的速度与其真实速度之差的统计值。8.3系统时授时精度
用户使用导航信号确定的时间与系统时之差的统计值。8.4PDOP可用性
卫星导航系统在规定时间内、规定服务区内、规定条件（截止高度角、格网点、时间间隔等）下：PDOP值满足PDOP限值要求的时间比，按公式（17）计算。8
nKaeerKAca-
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