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关于rinex3.x广播星历文件中时间系统的说明

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  • rinex广播星历文件介绍
  • 广播星历介绍
  • rinex3.x多系统广播星历文件中的时间系统
  • 写在最后

rinex广播星历文件介绍

rinex星历文件是一种ascii字符文件,可以存放广播星历和精密星历,被广泛用于GNSS数据处理。
本文主要介绍广播星历文件。

对于rinex广播星历文件,目前常见的有rinex2.x版本和rinex3.x版本,两者的主要区别是,rinex2.x版本的星历文件,通常每个卫星系统单独一个文件,而rinex3.x版本的星历文件,可以将多个卫星系统的广播星历放在同一个文件中。

广播星历介绍

我们知道,卫星星历包括轨道信息和钟差信息,其描述了卫星位置随时间的变化情况,以及卫星钟差随时间的变化情况,用户可以根据卫星星历,计算出有效范围内任一时刻的卫星位置和钟差。

目前有两种类型的广播星历,一种是轨道根数+钟差系数,这种是主流广播星历类型,被GPS、BDS、GAL、QZZZ系统所采用。另一种是卫星位置/速度/加速度+钟差常数,用户需要使用积分来计算出某一时刻的卫星位置,过程比较繁琐,目前仅GLO采用这种星历类型。

卫星直接通过电文播发广播星历,广播星历中含有两个重要的参考时间:toc和toe,分别对应卫星钟差的参考时间和卫星位置的参考时间,对于GLO来说,由于钟差是常数形式,因此只有卫星位置参考时间tb(每天从0时开始,每15分钟累加1)。

toc和toe所属的时间系统由各自卫星系统定义和维护,具体信息可以查询各卫星系统的ICD(Interface Control Document)文档。

rinex3.x多系统广播星历文件中的时间系统

前面铺陈了一堆,现在终于说到主题了。

在rinex3.x多系统广播星历文件中,位于同一行紧挨着卫星号的,是toc时间(对于GLO,是tb时间),以年月日时分秒形式体现。而toe时间,则被安排在卫星号下面的几行中,且toe只描述了周内秒,需要搭配周数,才能得到完整的时间。

由于广播星历中toc和toe所属的时间系统由各自卫星系统定义和维护,那按理说,rinex3.x多系统广播星历文件,只要采用各自卫星时间系统就可以了。

实际上,为了保持多系统广播星历文件中时间上的一致性,rinex3.x在格式上做了一些特殊的操作,使得不同卫星系统的参考时间,尤其是toc时间,看起来尽可能一致。

这种看起来的一致性,就比较容易让人产生迷惑,搞不清楚拿到的时间到底属于什么时间系统。这里简单列个表,说明一下rinex3.x多系统广播星历文件中toc/toe/tb的时间系统。

卫星系统toc/tbtoeweek of toe
GPSGPSTGPSTGPST,完整周数
BDSBDTBDTBDT,完整周数
GALGSTGSTGPST,需减去1024得到GST下的完整周数
QZSSGPSTGPSTGPST,完整周数
GLOUTC--

从上表看出:

  • GPS、BDS都采用了各自的时间系统
  • QZSS照搬了GPS的时间系统
  • GAL的toc/toe采用自家GST,但week周数却用了GPST,与GPS卫星星历的week数值相同
  • GLO只有tb(表示当天的第几个15分钟)/nt(表示4年中的第几天)信息,且tb/nt从属于UTC(+0h)时间系统,并非GLO系统ICD中定义的UTC(+3h)时间系统

写在最后

最后需要说明,以上均是rinex形式的广播星历文件中做出的定义,对于通过电文播发的实时广播星历,还是使用各自ICD定义的时间系统,当然QZSS除外,无论是rinex形式的广播星历,还是电文形式的广播星历,它始终坚定不移地照搬GPS。

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