北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口.docx

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北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口

北斗卫星导航系统用户终端通用数据接口（预）

2014.08.14

1范围

本要求规定了北斗卫星导航系统与终端之间的数据接口相关要求。

本要求适用于北斗卫星导航系统与应用研究。

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，仅所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/T6107—2000使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口

GB/T11014—1989平衡电压数字接口电路的电气特性

3要求

3.1硬件

3.1.1概述

北斗终端应可以通过一根连接线缆并入连接多个接收器。

接收器的数目取决于发送器的输出驱动能力、终端的输入驱动要求和是否使用终端电阻器。

3.1.2互连线

互连线可以通过一根屏蔽双绞线外加一根使装置共地的接地保护线互连。

应对屏蔽双绞线增加一根单线使装置共地的接地保护连线。

应对屏蔽双绞线增加一根单线或利用双层屏蔽绝缘电缆线的内绝缘层。

3.1.3连接器

终端中尽量选用通用连接器。

3.1.4发送器和接收器

发送器和接收器电信号特性应符合GB/T6107—2000中第2章和GB/T11014—1989中第4章的要求。

3.2数据传送

数据以串行异步方式传送。

第一位为起始位，其后是数据位。

数据遵循最低有效位优先的规则。

所用参数如下：

∙波特率：

4800～115200bps，可根据需要设定，默认值为115200bps；

∙数据位：

8bit（d7=0）；

∙停止位：

1bit；

∙校验：

无。

3.3数据格式协议

3.3.1字符

3.3.1.1预留字符

预留字符集由表1所示的ASCII字符组成。

这些字符用于语句和字段定界，不应把它们用在数据段中。

表1　预留字符

字符

十六进制

十进制

含义

回车-语句定界符结束

换行

参数语句定界符开始

和校验字段定界符

字段定界符

预留

用十六进制表示的编码定界符

126

预留

127

预留

3.3.1.2有效字符

有效字符集包括所有可印刷的ASCII字符（HEX20到HEX7F），但定义为预留字符者除外。

3.3.1.3非定义字符

没有定义成“预留字符”和“有效字符”的ASCII字符，任何时候都不应该发送。

3.3.1.4字符符号

当用个别字符定义测量单位、说明数据字段类型和语句类型等内容时，应依据注释解释这些字符。

3.3.2字段

字段由位于两个适当的定界字符之间的一串有效字符，或是没有字符（空字段）组成。

3.3.2.1地址段

3.3.2.1.1概述

地址段是一条语句中的第一个字段，它跟在定界符“$”或“！

”之后，用于定义该语句。

定界符“＄”用于识别符合常规参数和定界字段组成规则的语句，“！

”用于识别符合专用压缩和非定界字段组成的规则的语句。

地址字段中的字符限于数字和大写字母。

地址段不应是空字段。

带有地址字段和询问地址段这两种地址字段的语句才能被传送。

3.3.2.1.2地址字段

地址字段由5个数字或大写字母组成。

前面两个字符为发送器的标识符助记码，见表2。

表2　发送器标识符助记码

标识符

发送器（信源）数据类型

北斗导航定位系统（BDS）

全球定位系统（GPS-globalpositioningsystem）

全球导航卫星系统（GNSS-globalnavigationsatellitesystem）

GLONASS系统

伽利略系统

计算机系统

发送器标识符用于定义所传输数据的特性，对于能传输多个来源数据的装置应当传送适当的标识符。

地址字段的后三个标识符为通用语句标识符，用于定义传输数据的格式和类型，见表3。

表3　通用语句标识符

语句标识符

语句内容

备注

RNSS语句

AAM

航路点到达报警

ALM

卫星历书数据

APL

完好性保护门限

COM

设置串口参数

DHV

速度类型导航信息

GBS

故障卫星信息输出

GGA

位置信息

GLL

大地坐标位置信息

GLS

设置初始化信息

GSA

精度因子和有效卫星号

GST

输出伪距误差统计

GSV

可视的卫星状态

IHI

输入的惯导辅助信息

IHO

向惯导输出辅助导航信息

LPM

设置省电模式

MSS

设置用户设备定位方式

RMC

推荐最简导航传输数据

TXT

文本信息

VTG

航塔和地速信息

ZBS

输入坐标参数

ZDA

UTC时间、日期和本地时区等信息

ZTI

用户设备状态信息

RDSS语句

BSI

接受波束状态信息

BSS

设置响应波束与时差波束

CXA

设置查询申请

DSA

设置定时申请

DWA

设置单位申请

DWR

定位信息

FKI

用户设备反馈信息

GXM

管理信息设置、查询

ICZ

指挥管理型终端下属用户信息

KLS

指挥管理型终端发送口令识别指令

KLT

口令识别应答

LZM

用户设备零值管理

HZR

回执信息

TXA

设置通信申请

TXR

通信信息

WAA

设置或接受位置报告的位置数据

ZHS

设置自毁

专用语句

ECS

设置输出原始导航信息

ECT

原始导航信息

TCS

接收通道强制跟踪设置或输出

IDV

干扰检测信息

PRD

设置用户设备输出伪距观测值和载波相位

PRO

原始伪距观测值和载波相位数据

RIS

设备复位

RMO

输出激活

SCS

RDSS双通道时差数据

SBX

用户设备相关信息

特殊语句

指挥管理型终端接收的下属用户定位信息

指挥管理型终端接收的下属用户通信信息

3.3.2.1.3询问地址段

询问地址段由5个字符组成，用于在分离的总线上向认定的发送器请求传送的语句。

其前两个字符是询问装置的发送器标识符，接着两个字符是被询问装置的发送器标识符，最后一个字符是询问字符“Q”。

3.3.2.2数据字段

3.3.2.2.1概述

语句中的数据字段跟在定界符“，”和一定的有效字符（和编码定界符“^”）之后。

专有语句中的数据字段只包含有效字符和定界符“，”与“^”。

由于存在变长数据字段和空字段，只有通过观察字段定界符“，”才能确定特殊数据字段在一条语句中的位置。

因而对于接收器来说，要通过定界符的计数来确定字段位置，而不应该从语句的开始对接收到的总个数来计数。

对于固定长度的数字字段，如果有效数据位长度不够，则应在前面补上足够数量的ASCII码字符“0”，以满足长度要求。

3.3.2.2.2数据字段的类型

数据字段可以是字母型、数据型、字母数据型、可变长度、固定长度和固定/可变长度。

有些字段是常量，其值由专门的语句规定，允许使用的字段类型见表4。

表4　数据类型说明

数据类型

符号

定义

变长数字

x.x

可变长度数字字段：

字段的整数部分和小数部分长度都是可变的，小数点和小数部分可选。

变长数字字段可以用来表示整数。

（例如71.1=0071.1=71.100=00071.1000=71）

定长数字

xx……x

固定长度数字字段：

长度固定的数字字段，字段长度等于x的个数。

如果数值为负，字段的首字符就是符号“-”（HEX2D），字段长度在原有长度的基础上加1；如果数值为正值，符号省略，字段长度不变。

变长字符

c--c

可变长度字符字段：

长度可变的字符字段。

定长字符

aa……a

固定长度字符字段：

长度固定的字符字段，字段长度等于a的个数，字符区分大小写。

纬度

1111.11

固定/可变长度字段：

小数点左边的数据长度固定为4位，其中2位数表示“度”，后2位数表示“分”。

小数点后面位数可变，单位为“分”。

当纬度“度”或“分”数据位数不足时在前面补零；当经度值位数为整数时，小数点及小数部分可以省略。

经度

yyyyy.yy

固定/可变长度字段：

小数点左边的数据长度固定为5位，其中前3位数表示“度”，后2位数表示“分”。

小数点后部分长度可变，单位为“分”。

当纬度“度”或“分”数据位数不足时在前面补零；当经度值位数为整数时，小数点及小数部分可以省略。

时间

hhmmss.ss

固定/可变长度字段：

小数点左边的数据长度固定为6位，其中前2位数表示“时”，中间2位数表示“分”，后2位数表示“秒”。

小数点后部分表示“秒”，长度可变。

当时/分/秒部分数据位数不足时，在前面补零；当时间为整秒时，小数点部分可以省略。

状态

A/V

固定长度字段：

A-肯定、存在、准确等；V-否定、不存在、错误等

单位

固定长度字段：

长度为一个字符，用于表示数值的单位，取值为大写英文字母。

常用单位对应关系为：

米=m，米/秒=m/S，千米=Km，千米/小时=Km/h。

3.3.2.2.3空字段

空字段指长度为零的字段（没有传递任何字符），当数据不可靠或不可得时，应该使用空字段。

带有定界符的空字段有以下形态：

“,,”“，”。

不应该把ASCII零字符（HEX00）作为空字段。

3.3.2.2.4可变长字段

字段的长度可变，以适应各装置的能力或要求，传递信息和提供不同精度的数据。

可变长字段可以是字母数字字段，也可以是数字字段。

可变的数据字段可包含一个小数点，开头和结尾可以是几个“0”。

3.3.2.3和校验字段

和校验字段是语句中的最后一个字段，它在定界符“*”之后。

和校验是对语句中所有字符的8为（不包括起始和结束位）执行OR（异或）运算。

所有字符指在定界符“＄”或“！

”与“*”之间（但不包括这些定界符）的全部字符，其中包括“，”和“^”在内。

发送时将16进制的高4位和低4位转换成两个ASCII字符（0～9，A～F）。

最高有效位首先发送。

3.3.3语句

3.3.3.1概述

语句以语句起始定界符“＄”或“！

”开始，以语句终止符结束。

一条语句中的字符数最多为300个。

除本要求3.4.5规定的特殊语句格式外，其余语句均使用标准语句格式。

在一条语句中，字段数最少为1个。

第一个字段应该是地址字段，其中包含发送器的标识符和语句格式符，该格式符规定语句中数据字段的个数、所含数据的类型、以及数据段的传送顺序。

语句的其余部分可以是零个或多个数据段。

在语句中可以出现空字段，如果某字段的数据不可靠或不可得，就应用空字段。

3.3.3.2通用语句

通用语句是为一般用途而设计的。

一条通用语句包含下列要素（按出现的顺序）：

$<语句类型标识>，<数据字段>，<数据字段>，……<数据字段>*<校验和>。

a）参数语句：

参数语句是数据接口最常用的语句，其基本格式：

$IDsss,d1，d2，……，dn*hh

参数语句的类型标识（IDsss）由两部分组成。

前两个字符（ID）为语句标识符，后3个字符（sss）为语句格式符。

类型标识符字段之后为数据体，由若干数据字段（d1，d2，……，dn）组成。

b）询问语句：

询问语句用于发送器请求接收器向已方发送一条特定的标准语句。

使用询问语句意味着接收器有能力用自己的总线成为一个发送器。

询问语句基本格式：

$ttllQ，ccc*hh

字符“$”之后的字符（ttllQ）为地址字段。

其中，前两个字符（tt）为请求者的发送器标识符，中间两个字符（ll）为被请求这的发送器标识符，最后一个字符（Q）作为询问语句的标识符。

数据段（ccc）为被请求发送的语句。

用语句对询问语句作应答。

询问语句需要相互连接装置之间的配合，对询问语句的应答不是强制性的。

对一条询问语句最多只应答一次。

示例：

$CCBDQ，GGA*hh

注：

此句表示请求者“CC”（计算机）请求BD-2用户设备输出GGA语句。

c）专用语句：

用户可通过专用语句对接口协议进行扩展，用于设备测试或传输专用数据。

专用语句格式：

$Psaaa，d1，d2，……，dn*hh

类型标识（Psaaa）中，字符P为专用语句标识符，“s”为制造商自定义标识符，长度为一个字符，取值范围为A～Z；后3个字符（aaa）为制造商定义的专用语句格式符。

专用语句应包括校验和、字段分隔符、校验和定界符，且符合语句长度限制。

专用数据字段的其他要求由设备制造商自定。

3.3.3.3有效语句

通用语句和专用语句都是有效语句，其它任何形式的语句都不是有效的语句，不得在总线上进行传输。

3.3.3.4多语句信息

当一条数据信息超过了单条语句的可用字符空间时，可以传送多语句信息。

支持多语句信息能力的关键字段应该始终包含在内。

这些必要的字段是：

语句的总个数、语句号数以及顺序信息的标识符字段。

只有语句包含了这些字段才能形成信息。

接收器必须检验多语句是相邻连续的。

当一条多语句信息被高优先级的语句打断，使原信息不完整，接收器应予放弃，等待重新发送。

如果多语句信息中任一条语句出现错误。

接收器应放弃整条信息，接收下一次发送的信息。

3.3.3.5语句传送定时

定时的语句传送频度应符合通用语句的定义。

除另有规定，该速率就应与基本的测量或计算周期一致。

语句应以最小字符间距传送，间距最好接近连续脉冲，完整传送一条语句的时间不应大于1s。

3.3.3.6通用语句的补充

当修改现有语句时，可在最后字段后面和校验定界符“*”与和校验字段之前，增加新数据字段来修改现有的语句。

接收器应该通过识别和“*”来确定语句的结束，而不是通过对字段定界符的计数。

无论接收器是否识别了所有字段，均应该依据在“$”和“*”之间所接收到的全部中间字段符（但不包括“$”或“*”）计算和校验数值。

3.3.4错误检测和处理

接收器应能检测数据传送中的差错，包括：

1.和校验错误；

2.无效字符；

3.不正确的发送器标识符长度、语句格式符和数据字段；

4.语句传送超时；

5.接收器只使用与本标准相符合的准确语句。

3.4数据内容

3.4.1字符定义

预留字符见表1，数据类型见表2，发送器标识助记符号见表3，通用标识符见表4。

3.4.2RNSS语句格式

3.4.2.1AAM

功能描述：

双向语句。

航路点到达报警。

当用户设备达到航路点c-c的报警区域（进入到达圈，或通过航线的垂线）时使用本语句，见表5。

格式：

$--AAM,A,Ax.x,u,c--c*hh

表5　AAM语句格式说明

编号

含义

取值范围

单位

备注

状态

A/V

A——进入到达圈

V——未进入到达圈

状态

A/V

A——通过航路点的垂线

V——未通过航路点的垂线

到达圈半径

距离目标航路点距离

半径单位

K/M

航路点标识符a

长度不大于20字节

本字段可以传输汉字。

传输汉字时，则该字段传输内容为计算机内码，每一个汉字16bit，高位在前。

注：

“--”表示本项内容不做表述或规定。

∙注1：

双向语句指用户设备可以接收或发送的语句。

∙注2：

为方便对格式各字段含义进行说明，编号从格式中的类型标识后的第一个字段进行依次编号，至校验和前一个字段结束。

∙注3：

“——”表示本项内容不做描述或规定。

∙注4：

本字段可以传输汉字，传输汉字时，则该字段传输内容为计算机内码，每个汉字16bit，高位在前。

3.4.2.2ALM

功能描述：

双向语句。

描述卫星历书数据。

用户设备收到本语句后，以本语句内容设置初始化卫星历书数据；用户设备输出本语句时，用于描述用户设备接收的卫星历书数据。

本语句包含了卫星星期计数、卫星健康状态和一颗卫星的完整历书数据，每颗卫星传送一条。

如果传送BD、GPS、Galileo等卫星历书数据，分别使用ALM语句，用标识符BD表示传送BD卫星历书数据，用GP表示传送GPS卫星历书数据，用GA表示传送Galileo卫星历书数据等，见表6。

GN标识符不应当与本语句一起使用。

格式如下：

$--ALF,x.x,x.x,cc,xxx,hh,hhh,hhhhh,hh,hhhh,hhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhh,hhh*hhh

表6　ALM语句格式说明

编号

含义

取值范围

单位

备注

语句总数

语句号

卫星类别

BD/GP

BD-BD-2卫星

GP-GPS卫星

卫星PRN号

星期计数注

卫星健康状态

偏心率e

星历基准时间toa

秒

轨道倾角改正量&i

赤经率Ω

π/秒

半长轴平方根

米1/2

近地点角ω

升交点经度Ω0

平近点角M0

时钟参数af0

秒

时钟参数af1

秒

∙表中星期计数等历书参数以十六进制的ASCII码符号表示。

对于BD-2历书数据，取值范围及比例因子参见《卫星系统与应用系统（RNSS）接口控制文件（2.0版）》，具体表示方法示例：

如接口控制文件中规定偏心率e长度为17bit，则在本要求中以5个ASCII码表示；如时钟参数a0长11bit（补码），则在本要求中以3个ASCII码表示。

3.4.2.3ALF

功能描述：

注入卫星历书数据。

本语句适用于向BD-2用户设备注入BD-2和GPS卫星历书。

注入多颗卫星数据使用多条语句传输，每一颗卫星对应一条注入语句，见表7。

格式如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

| | | | | | | | | | | | | | | | |

$--ALF,x.x,x.x,cc,xxx,hh,hhh,hhhhh,hh,hhhh,hhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhh,hhh*hh

表7　ALF语句格式说明

编号

含义

数据类型

取值范围

单位

备注

语句总数

变长数字

语句号

变长数字

卫星类别

定长字符

BD/GP

BD-BD-2卫星

GP-GPS卫星

卫星号

定长数字

星期计数注

定长ASCII码表示

卫星健康状态

定长ASCII码表示

偏心率e

定长ASCII码表示

星历基准时间toa

定长ASCII码表示

秒

轨道倾角改正量&i

定长ASCII码表示

升交点经度变化率Ω

定长ASCII码表示

π/秒

半长轴平方根

定长ASCII码表示

米1/2

近地点幅角ω

定长ASCII码表示

升交点经度Ω0

定长ASCII码表示

平近点角M0

定长ASCII码表示

时钟参数a0

定长ASCII码表示

秒

时钟参数a1

定长ASCII码表示

秒/秒

校验和

00～FF

∙表中星期计数等历书参数以十六进制的ASCII码符号表示。

对于BD-2历书数据，取值范围及比例因子参见《卫星系统与应用系统（RNSS）接口控制文件（2.0版）》，具体表示方法示例：

如接口控制文件中规定偏心率e长度为17bit，则在本要求中以5个ASCII码表示；如时钟参数a0长11bit（补码），则在本要求中以3个ASCII码表示。

3.4.2.4APL

功能描述：

双向语句。

描述完好性保护门限。

用户设备收到本语句后，以本语句内容设置本机完好性保护门限；输出本语句时，用于描述本机当前完好性保护门限，见表8。

格式如下：

$--APL,hhmmss.ss,x.x,u,x.x,u,x.x,U*hh

表8　APL语句格式说明

编号

含义

取值范围

单位

备注

UTC时间

时/分/秒

水平保护门限

单位

米

垂直保护门限

单位

米

空间保护门限

单位

米

3.4.2.5COM

功能描述：

输入语句。

设置用户设备串口参数，见表9。

格式：

$--COM,x.x,x.x,x*hh

表9　COM语句格式说明

编号

含义

取值范围

单位

备注

波特率

取值范围为：

4800、9600、38400、115200

数据位

停止位

奇偶校验

0-无

3.4.2.6DHV

功能描述：

速度类导航信息，见表10。

格式：

$--DHV,hhmmss.ss,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,U*hh

表10　DHV语句格式说明

编号

含义

取值范围

单位

备注

定位时间（UTC时间）

时/分/秒

速度

X轴速度

Y轴速度

Z轴速度

地速

最大速度

平均速度

全程平均速度

有效速度

速度单位

Km/h,推荐使用

3.4.2.7GBS

功能描述：

输出语句。

描述GNSS卫星故障检测。

本语句用于支持接收

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