南方RTD - RTK原理及应用(8)

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（1） 电文格式

各个电文类型的格式不同。每一帧电文由不同数目的30bit字码组成。每一电文字包括引导字和参数组成。字码中前24个字为数据，后6个字为海明奇偶校验位与GPS发射的电文相同。一般计算机都是16bit或32bit字长，而SC-104选择了30bit字长，这样，与每秒50bit的导航电文相匹配，字的边界将出现在0.6秒的整数倍处。应用0.6秒单位作为标志参考时间到电文参数的基本时间间隔。参考时间称为修正Z计算。他是卫星导航电文中z计数形成的，z计数是GPS卫星的基本时间单位。它是29bit二进制数。

每一帧电文的前两个字为字头，内容都相同，为8bit（01100110）的引导字，后接电文类型、参考站识别符、修正z计数，每帧增量的序列号、帧长和参考站健康状况。

（2） 电文类型

SC-104一共规定了26类电文（表1），有些是固定的，有些是试用的。1个电文放弃不用，9个备用。下面简单介绍几帧最重要的电文：

表1

电文类型 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 状态 固定 固定 固定 放弃 试用 固定 固定 试用 固定 备用 备用 备用 试用 备用 备用 内容 差分GPS改正数 差分GPS改正数 基准站参数 测地工作 卫星星座健康状况 零帧 信标历书 伪卫星历书 部分卫星差分改正数 P码差分改正数 C/A码,L1,L2改正数 伪卫星参数 地面发射机参数 测地辅助电文 电离层、对流层电文 19

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16 17 18 19 20 21 22-58 59 60-63 ① 电文1

固定 试用 试用 试用 试用 试用 - 试用 备用 专用电文 星历、历书 未改正的载波相位观测量 未改正的伪跨观测量 RTK载波相位改正数 RTK伪距改正数 未定义 专利信息 其他用途信息 这是一帧最主要的电文。它提供C/A码的伪距改正数PRC（t）以供给用户改正在t时刻的伪距观测量PRM（t）。改正数分为两部分，一部分是修正z计数参考时间的伪距改正数PRC（t0），另一部分为伪距变化率改正数RRC，则改正数为：

PRC(t)=PRC(t0)+RRC(t-t0) (1-18) 用户台改正后的伪距为：

PR（t）=PRM（t）+PRC（t）

此电文除了伪距变化率的改正数外，还包括比例因子（s）、用户差分定位精度（UDRE）、卫星标识符（ID）和数据发布期（IOD）。比例因子确定了伪距和伪距变化率改正数的单位。分为两档：高精度状态，伪距为0.02m和变化率为0.002m/s；低精度时，伪距为0.32m和变化率为0.032m/s。UDRE是由基准站提供的，0-<=1m,1-<=4m,2-<=8m,3-<8m。ID为卫星编号，IOD为数据发布期，与GPS电文相同，它保证用户台使用与基准站相同的星历和时钟参数。 ② 电文2

当基准站应用新的一组轨道参数、时钟参数，用户台也采用时，这之间存在着时延，此时需要电文2。电文2包括转换两组参数时的伪距和伪距变化率的差值，称为△伪距改正数和△伪距变化率改正数。用户采用此电文直到收到新的一组参数为止。跟踪能力强的接收机可省去这一组电文。 ③ 电文3

此电文包括基准站的x，y，z坐标，精度达到厘米级。此坐标为WGS-84坐标系。 ④ 电文4

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原计划基准站发射载波相位，以供用户台进行精密定位。由于相对测量中的精确时标难于统一，而采用了RTK技术予于代替，所以这一帧电文已经放弃。 ⑤ 电文5

此电文为卫星星座健康状况。它包括基准站观测的卫星健康状况、信噪比，作为观测时的参考。 ⑥ 电文6

此电文为零帧，无内容。它包括两个字头字码或一个字头加交替“1”“0”的24bit数据组成。 ⑦ 电文7

此电文提供用于差分GPS的无线电信标的性能，包括识别符、位置、频率、服务范围、健康状况、调制方式以及纠错方式。此电文对大范围运动的用户特别适用。 ⑧ 电文9

此电文于电文1格式相同和用途相同。其最大差别是电文1包括了基准站跟踪全部卫星的伪距改正数和伪距变化率的改正数。而电文9只包括了三个卫星的改正数。即将电文1分成3组由电文9发送出去。这样设置优点为：第一，减少电文1的发送时间，改善了定位精度，特别是在伪距和变化率改变大的时候。第二，通用电文字头发送速率提高3倍，使用接收机同步的机会大大增加。 ⑨ 电文18-21

此电文是用于发送RTK信号的电文，这组数据可供给飞行运动中（OTF）求解相位模糊度。电文18为载波相位观测量，电文19为伪距观测量。这些数据未经过任何改正，是基准站观测的原始数据。电文20和21是载波相位和伪距改正数，它是由基准站的已知精度坐标计算出来的。在电文中采用适当的标志来识别L1，L2，电离层差改正、载波相位和伪距数据。其中L2载波相位为半波或全波，电离层改正是由L1 C/A码或P码计算的，伪距是由C/A码或P码计算的。

电文18-21包括着测量的GPS时间，由于提高字头中z计数的分辨率。此电文也包括数据质量评定。这是由载波相位中未改正的周跳次数来表征。同时，给出基准站伪距多路径误差的估值。

(3)电文结构

RTCM电文是由二进制编码的数据流组成。每一RTCM电文是由（N+2）个30bit字组

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成。每个字分解为5个6bit的字节。这样可允许在标准计算机UART间串行传递。在RTCM中，其MSB（最高位）标为d1，LSB（最低位）标为d30。这样d1-d6包含在字节1中，d25-d30包含在字节5中。字节5为奇偶校验码，用于校验接收到的RTCM数据。

RTCM电文结构包括两个字头和后接N个数据字。解码的字头包括1个引导字、各电文的字数N、电文类型和其他数据。

RTCM电文格式采用6/8（bit1-6，bit1为LSB）进行数据传输。Bit7设置为标志位，bit8设置为空格。这种编码规则对RTCM字节而言在十进制64-127之间有效。凡大于127和小于64的字节对RTCM均无效 （4）电文解码

接收机在接收到RTCM电文后，按照以下次序对电文进行解码： ① 字节扫描

在接收到每一字节后的第一件事是进行字节扫描。只允许有效的RTCM电文通过并进入解码过程。如果字节位于64-127之间，则这一字节有效。如果字节小于63和大于128，则此字节被删除。

② 字节滚动

RTCM字节经滚动后便形成0-63的整数阵。滚动按表格2所示的格式进行。参照该表的内容可以很清楚的掌握滚动规律。

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