国外卫星导航应用标准综述概论

国外卫星导航应用标准综述

一、引言

全球卫星导航系统已深入到各国安全、经济领域的方方面面，已成为现代高新技术民用的成功典范。以产业化程度最高的GPS为例，已逐步演变为一种世界性的高新技术产业，它使航空、航海、测绘、时间及机械控制等传统产业的工作方式发生了根本的转变，它开拓了个人移动位置服务等全新的信息服务领域。随着卫星导航应用的逐步深入及应用领域的逐渐拓展，国外发布了大量卫星导航应用标准，本文将主要针对目前检索到的国外卫星导航应用标准进行梳理和分析。

二、国际及国外卫星导航相关标准化组织

卫星导航应用范围非常广，涉及卫星导航相关的国际和国外标准化组织也非常多，它们共同研究制定各国在航空、航海等领域赖以遵循、统一通用的导航条约法规、规范等标准。与卫星导航相关的国际级标准化组织主要有国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（ITU）。此外，还有其他比较权威的区域标准化组织和国际组织也参与制定和发布卫星导航技术标准。经过调研与分析，共整理出了24个与卫星导航相关的标准化组织，这些标准化组织并不能涵盖卫星导航应用的所有领域，但已反映了卫星导航应用主流领域的标准化组织情况，如表1所示。其中美国的标准化组织有8个，欧洲的标准化组织有4个，核心的标准化组织除ISO、IEC和ITU外，还有ARINC、ETSI、FAA、NMEA、RTCM 和RTCA。

三、国外卫星导航应用标准分析

通过对表1中24个组织和机构的调研，共检索到卫星导航应用相关标准191项。经过整理和分析，

表1 与卫星导航相关的国际、国外标准化组织和国际组织（双线分割）

可将其归纳为卫星导航系统标准、卫星导航应用基础标准、电子地图标准、接收设备数据格式标准、差分技术标准、接收设备性能要求与检测方法六类。其中，卫星导航系统标准主要是各卫星导航系统的接口标准、系统性能标准；卫星导航应用基础标准主要为术语类和时空系统类标准；接收设备数据格式主要为应用领域的接收设备通用数据格式要求标准，差分技术标准为增强导航定位精度采用的差分技术和格式标准；接收设备性能要求与检测方法主要是各类接收机的标准。

1.卫星导航系统标准

1.1系统接口标准

系统接口标准主要是各卫星导航系统研制国公布的接口控制文件。目前GPS系统、GLONASS系统和Galileo系统都已经公布了各自的接口控制文件。

以GPS系统为例，自20世纪90年代末美国政府提出GPS现代化计划以来，美国军方先后发布了IS-GPS-200、IS-GPS-705、IS-GPS-800和IS-GPS-870四类接口性能规范：IS-GPS-200对GPS空间段与GPS无线电频率链路1（L1）和2（L2）的用户接收机之间的接口要求进行了定义，最新版本为IS-GPS-200G；

IS-GPS-705规定了GPS无线电频率链路5（L5）上全球定位系统空间段和导航用户段之间的接口要求，其最新版本为IS-GPS-705C；

IS-GPS-800定义了无线电频率链路1（L1）上GPS卫星与导航接收机之间的信号传输特征。虽然广播频段L1内有多个信号，这个接口规范只定义了L1内的民用信号（L1C），其最新版本为IS-GPS-800C；

IS-GPS-870定义了GPS下一代运行控制段（OCX）与GPS用户和用户支持通信之间的功能数据传输接口。其描述了接口传输的数据文件及其分布方式。目前的版本为IS-GPS-870A。

1.2系统性能标准

主要是GPS系统的性能标准。这些文件规定了用户可以从GPS及其相关系统获得的技术性能指标。

（1）GPS标准定位服务(SPS)性能标准

该文档定义了美国政府为用户提供的GPS标准定位服务——即众所周知的GPS民用服务——的性能水平。管理网络和信息集成的国防部副部长制定了此性能标准文件，作为美国政府和国防部的基本文件。早期版本被称为“信号规范”而不是性能标准。

（2）GPS精确定位服务（PPS）性能标准

该文档定义了美国政府为授权用户提供的GPS精密定位服务——也被称为军用GPS 服务——的性能水平。它和GPS标准定位服务（SPS）性能标准文件一样，也是美国政府和国防部的基本文件。

（3）GPS广域增强系统（WAAS）性能标准

该文档定义了美国政府GPS标准定位服务（SPS）通过广域增强系统（WAAS）提升后为用户提供的性能水平。美国联邦航空管理局副总裁根据航空领域的需要制定了此性能标准文件，作为美国政府及交通运输部的基本文件。

（4）GPS民用监测性能规范

该文件根据GPS民用服务和信号监测的要求，提供所有信息详细的全天时间监测性能指标。规范文件的制定和修改是在GPS民用计划主管的指导下进行，被认为是美国政府及交通运输部的基本文件。

2.卫星导航应用基础标准

卫星导航的基础类标准包括术语标准、时空系统标准等方面的内容，为卫星导航应用提供依托作用。为卫星导航应用提供依托作用。如ISO 19018规定了船舶和海上技术中的导航术语、缩写、图形符号和概念等相关的要求。

3.电子地图标准

电子地图是卫星导航应用的基础，更是导航和位置服务类产品的核心，因此国际上的相关组织以及各国从事电子地图研制的主流企业都积极地参与到相关标准的制定中，如IEC 61174 规定了电子地图展示和信息系统（ECDIS）的操作和性能要求、测试方法和要求的结果；IEC 62376 规定了电子地图系统（ECS）的操作和性能要求、测试方法和要求的结果；RTCM也制定了专门的电子地图系统（ECS）标准，其标准号为RTCM 10900.5。

4.接收设备数据格式标准

由于早期GPS系统应用最为广泛，有关卫星导航的接收设备多为GPS接收设备。随着GLONASS等其他卫星导航系统的应用，GPS垄断的地位逐渐被打破，特别是在GNSS概念提出后，卫星导航接收设备的数据格式标准开始从主要适应于GPS的数据格式向兼容GNSS的数据格式标准发展。接收设备的数据格式由各应用协会自行制定，现广泛应用的数