APPENDICE 5.A 5.A.1 - Il messaggio di navigazione GPS Il

APPENDICE 5.A
5.A.1 - Il messaggio di navigazione GPS
Il messaggio di navigazione è generato secondo un formato standard
chiamato ”Data Frame”. Ogni dataframe è costituito da 5 subframes
ciascuno dei quali contiene 300 bits. Ogni subframe contiene 10 parole
(words) di 30 bits. La struttura del dataframe è riportata nella figura 5.A.1:
Figura 5.A.1 – Format del Data Frame
Dalla figura 5.A.1 si può osservare che ogni frame contiene due parole
(words) uguali: la parola TLM e la parola HOW. La parola TLM
(TeLeMetry word) è formata da 8 bits di preambolo, 14 bits di messaggio, 2
bits non significativi e 6 bits di parità; la parola HOW (Hand Over Word) è
formata da 18 bits di Z-Count ( Satellite Time) che servono a dire quando
inizia il subframe successivo, un bit di flag, 3 bits di identificazione del
subframe, due bits non significativi e 6 bits di parità. La flag di
sincronizzazione indica al ricevitore GPS che il dataframe non può essere
allineato con 1’inizio del codice X1; questa possibilità è molto scarsa.
Il blocco I, riportato in tabella 5.A.1, del data frame appare nel primo
subframe ed è ripetuto ogni 30 sec. Esso è generato dal Segmento di
271
Controllo e contiene le correzione sulle frequenze standard, l’Et à dei dati
(AODC) ed i coefficienti per il ritardo ionosferico relativo alla frequenza
L1. I parametri del blocco I hanno il seguente significato:
Tabella 5.A.1 – Parametri del blocco I
Parametri
n. bits
Fattore di scala
Spare
24
s
Spare
24
s
αo
8
2
α1
8
2
α2
8
2
α3
8
2
βo
8
2
β1
8
2
β2
Campo
-31
2
-31
2
-291
2
-28
2
8
2
9
2
10
2
12
2
2
β3
2
-31
-10
TGD
8
AODC
8
2 =2048
t oc
16
2 =16
a2
8
2
a1
16
2
a0
22
2
-24
4.66 10
2
11
=2.78 10
-17
-43
=1.14 10
-13
-10
=4.656 10
272
s
-24
s
-22
s
-21
s
15
s
16
s
17
s
19
s
-10
5.96 10
19
-55
-32
-24
s
604784
s
-48
2
-15
s
-9
s
=3.553 10
-28
2
s
2 =524288
4
2
unità
=3.725 10
-10
-4
2 =9.766
s
AODC Age of Data con AODC = t oc − t L ;
t oc istante di tempo di riferimento, in secondi, dei dati blocco I;
tL istante di tempo dell’ultima misura aggiornata per la stima dei parametri
di correzione;
Tabella 5.A.2 – Parametri del blocco II
Parametri
n. bits
Fattore di scala
Campo
unità
AODE
8
211= 2048
542288
s
Crs
16
2-5 =0.03125
1024
m
∆n
16
2-43 = 1.14 10-13
3.7310-9
rad/s
Mo
32
2-31 = 4.66 10-10
1
rad
Cuc
16
2-29 = 1.86 10-9
6.10 10-5
rad
e
32
2-33 = 1.16 10-10
.5
Cus
16
2-29 = 1.86 10-9
6.10 10-5
32
2-19 = 1.91 10-6
8192
m
t oe
16
24 = 16
604784
s
Cic
16
2-29 = 1.18 10-9
6.10 10-5
rad
Ωo
32
2-31 = 4.66 10-10
1
rad
Cis
16
2-29 = 1.18 10-9
6.10 10-5
rad
io
32
2-31 = 4.66 10-10
1
rad
Crc
16
2-5 = 0.03125
1024
m
ω
32
2-31 = 4.66 10-13
1
rad
&
Ω
24
2-43 = 1.14 10-13
9.54 10-7
rad/s
AODE
8
211 = 2048
524288
s
A
α 0 ,K ,α 3 , β 0 , K β3 sono i coefficienti per la correzione ionosferica modellata
per la frequenza L1;
273
TGD è una correzione molto piccola da apportare alla L1 per il calcolo delle
correzioni ionosferiche;
a0 , a1 , a2 , sono i coefficienti per il calcolo dell’offset dell’orologio del
satellite.
I dati del blocco II sono presenti nel secondo e terzo subframe e si ripetono
ogni 30 secondi; essi sono generati dal segmento di controllo e contengono
le effemeridi dei satelliti con l’istante di riferimento (Age of Data –
AODE). I dettagli di questo blocco sono riportati in tabella 5.A.2; il
significato dei parametri riportati è stato già descritto nel paragrafo 5.6.2
I dati del blocco III sono riportati nel V subframe ed appaiono ogni 30
secondi; essi non si ripetono come i dati degli altri blocchi. Nel blocco III vi
sono 25 subframes di dati e sono in forma sequenziale a partire dal quinto
subframe; ciascuno di questi subframes si ripete ogni 750 sec.
Il blocco III è generato dal segmento di controllo e contiene 1’almanacco
di tutti i satelliti (24) della costellazione GPS; il subframe 25 è anch’esso
riservato all’almanacco ma ha i numeri d’identificazione dei satelliti posti a
0; esso è presente nel messaggio perché è usato dal ricevitore come numero
dispari di subframe per acquisire le 25 pagine dati del blocco III.
L’almanacco dei satelliti contiene le effemeridi, le correzioni degli
orologi, il numero di identificazione dei satelliti e la salute degli stessi. La
funzione dell’almanacco è quella di permettere al ricevitore di calcolare la
posizione approssimata dei satelliti della costellazione al fine di acquisire i
segnali trasmessi dai satelliti. Il loro significato è descritto nel paragrafo 7.
Gli elementi orbitali forniti dall’almanacco sono una versione troncata
delle effemeridi dei satelliti stessi riportate nei blocchi I e II.
La tabella 5.A.3 riporta i parametri forniti dal blocco III relativamente
all’almanacco dei satelliti.
Nella tabella 5.A.2, il valore dell’inclinazione del piano orbitale è espresso
in termini di correzione δi che esprime la differenza fra l’inclinazione
effettiva ed il valore di 60°. Nelle uscite dei ricevitori, però, è fornito
direttamente il valore dell’inclinazione i0 per mezzo della relazione:
i0 = 55° + δ i
il message block di figura A.1 occupa lo spazio racchiuso dalla terza alla
decima parola del quarto subframe; questo blocco fornisce lo spazio per la
trasmissione di 23 caratteri ASCII di 8 bits; i rimanenti 8 bits non
contengono alcuna informazione.
274
Tabella 5.A.3 – Parametri almanacco
Parametri
n. bits
Fattore di scala
Campo
ID
8
1
255
e
16
2-21 = 4.77 10-7
0.03125
rad
t oa
8
212 = 4096
602112
s
δi
16
2-19 = 1.91 10-6
0.06251
rad
Healtc
8
1
255
&
Ω
16
2-38 = 3.64 10-12
1.19 10-7
rad/s
24
2-11 = 4.88 10-4
8192
m
Ωo
24
2-23 = 1.19 10-7
1
rad
ω
24
2-23 = 1.19 10-7
1
rad
Mo
24
2-23 = 1.19 10-7
1
rad
a0
8
2-17 =7.63 10-6
9.77 10-4
s
a1
8
2-35 =2.91 10-11
3.73 10-9
s
A
unità
Questo blocco è generato dal segmento di controllo ed è usato per
trasmettere messaggi ai ricevitori GPS e potrà essere usato per successive
applicazioni.
275
APPENDICE 5.B
5.B.1 – Decodifica dei files RINEX
Il messaggio di navigazione contiene tutte le informazioni necessarie
per determinare la posizione d’ogni satellite della costellazione GPS. I dati
contenuti nel messaggio sono elaborati decodificati direttamente dai
ricevitori satellitari per determinare la posizione dei satelliti in vista (All in
View) e determinare così, dopo aver effettuato la misura di pseudorange o
pseudofase, la posizione assoluta o di una baseline.
I dati necessari per la determinazione della posizione dei satelliti sono
anche disponibili alla comunità scientifica per mezzi di files dati noti come
files RINEX. Le effemeridi riportate in tabella 5.B.1 sono state decodificate
da un file RINEX acquisito da un ricevitore il 13/01/2003 alle ore 17.59.44.
Tabella 5.B.1 – Effemeridi decodificati da un data file nel formato RINEX
SVRPN
SV clock drift
rate (s/s2 )
M toe (rad)
a (km)
?n
(rad/s)
Ecc. (rad)
O
(rad)
Cuc
(rad)
Cus
(rad)
Crc
(m)
Crs
(m)
I0
(rad)
IDOT (rad/s)
Cic
(rad)
Cis
(rad)
O0
(rad)
O DOT (rad./s)
Toss
(s)
SV clock bias
(s)
SV clock drift
(s/s)
Toe (s)
Week
14
0
31
0
11
0
20
0
28
0
2.1481307
5153.6561
2.0398846
5153.6529
2.0195759
5153.6567
-1.4329048
5153.72787
-1.4402909
5153.6787
3.9448071e-9
0.001661672
-0.96187473
-3.427267074e-6
9.82172787e-6
195.6875
-66.46875
0.97121395
2.70368404e-1
-4.47034835e-8
5.58793544e-8
-0.67996750
-7.680677073e-9
150000
-3.03029082e-5
4.8805604e-9
0.011446685
0.915839710
3.429129719e-6
1.048296689e-5
166.40625
70.15625
0.93999071
-2.5751072-10
-1.67638063e-7
-2.30967998e-7
2.4240955
-8.0267629e-9
150000
0.0002800053
5.6316631e-9
0.0014292747
-0.38749760
4.97698783e-6
3.66382300e-6
282.15625
94.09375
0.914624035
5.107355e-11
1.11758708e-8
7.45058059e-9
-2.8474853
-8.7692938e-9
150000
3.18903e-5
4.50161608e-9
0.001843817
1.81044480
-3.8649886e-6
3.54275107e-006
312.53125
-74.5
0.96436500
-1.8786496e-10
-1.862645149e-9
5.40167093e-8
-1.7283242
-8.2910596e-9
150000
-0.0002054530
4.80698594e-9
0.0069870430
-2.4724351
-6.79865479e-7
7.2028487e-6
238.218
-13.21875
0.9585657
-2.7036840e-10
1.26659870e-7
-6.3329935e-8
1.4224461
-7.9903328e-9
150000
-7.7147968e-5
1.47792889e-12
-1.64845914e-11
1.2505552e-12
-1.36424205e-12
2.16004991e-12
151200
1201
151200
1201
151200
1201
153720
1201
155160
1201
Gli algoritmi di calcolo si calcolano i dati riportati nella tabella 5.B.2
276
Tabella 5.B.2 – Termini numerici calcolati
SVPRN
14
31
11
20
∆t = t oss − Toe = t k
-1200
-1200
-1200
-1440
-3
-3
-3
28
-5160
-3
0.1210 10-3
n k = n o + ∆n ⋅ t k
0.1411 10
M k = M o + nk ⋅ t k
E k = M k + esinE k
1.9788
1.8719
1.8527
-1.9132
-2.0649
1.9803
1.8828
1.8540
-1.9149
-2.0710
ν
1+ e
E
tan k =
tan k
2
1− e
2
rk = a (1 − e cos Ek ) +
C rc cos 2(ω + ν k ) +
+ C rs sin 2(ω + ν k )
1.9818
1.8937
1.8554
-1.9166
-2.0772
2.6579 107
2.6654 107
2.6571 107
2.6578 107
2.6649 107
uk = ω + vk +
+ C ic cos 2(ω + ν k ) +
+ C is sin 2(ω + ν k )
i k = it + i& ⋅ t k +
1.0200
2.8095
1.4679
-0.1062
-4.5496
0.9712
0.94
0.9146
0.9644
0.9586
+ C ic cos 2(ω + ν k ) +
+ C is sin 2(ω + ν k )
x k = rk cos u k
1.36 ⋅ 10 7
− 2.51 ⋅10 7
2.72 ⋅ 106
2 .46 ⋅10 7
− 4.31 ⋅ 10 6
y k = rk sinu k
2 .26 ⋅ 10 7 8.68 ⋅ 10 6
2 .64 ⋅ 10 7
− 2.28 ⋅ 106 2 .62 ⋅ 10 7
-11.6181
-13.7856
-12.6665
0.1400 10
0.1391 10
0.1291 10
oe
(
)
& −ω t
λ k = Ωo + Ω
e k
-8.5141
-9.5157
Definita la posizione del satellite in un sistema di riferimento orbitale, è
necessario effettuare tre rotazioni per poter esprimere le coordinate del
satellite in un sistema di riferimento terrestre.
La notazione matriciale delle tre trasformazioni è:
R = RX (i k ) RZ ( λk )
con le tre matrici di rotazione:
277
0
0 
1
cos( λk ) − sin( λk ) 0 


RX ( i ) =  0 cos( ik ) − sin( ik )  , RZ (λ ) =  sin( λk ) cos( λk ) 0 
0
1 
 0 sin( ik ) cos(i k ) 
 0
X E 
 xk 
 Y  = R (λ )R (i ) y 
Z
k
X k  k 
 E
 Z E 
 0 
Dalle due rotazioni si ricavano le seguenti coordinate ECEF:
Tabella 5.B.3 – Coordinate geocentriche (ECEF) dei satelliti
SVPRN
XE (m)
YE (m)
ZE (m)
14
-2270427.80
18752622.80
18696334.70
31
19499161.62
16761520.07
7017526.068
11
16078340.96
2989848.21
20941366.61
20
26135282.34
-4238543.36
-2314900.09
28
2929401.95
-15442323.1
21520519.53
E’ possibile ottenere una trasformazione delle coordinate dei satelliti da
geocentriche equatoriali a cartesiane locali, riferite ad una terna ENU (EastNorth-Up), fissando le coordinate di un punto sulla superficie della terra.
Supponendo che l’antenna di un ricevitore GPS si trovi nelle seguente
coordinate geografiche nel sistema WGS84 (coordinate geodetiche di
Napoli) :
φ = 40°50'47.0' ' N , λ = 14°16'09.0' ' E, h = 0
si è scelto di porre la coordinata geodetica h pari a zero. Si applicano le
formule di conversione per ottenere le coordinate riferite al sistema ECEF
(Earth-Centered Earth-Fixed):
X = ( N + h ) cos ϕ cos λ
Y = ( N + h) cos ϕ sin λ
[
]
Z = N (1 − e 2 ) + h sin φ
e dato che:
278
N =
a
1 − e sin φ
2
2
, a = 6378133m , e 2 = 0,006694385
si ottengono le coordinate rettangolari cartesiani in metri:
X o = 4682698 , 233
Yo = 1190921 , 490
Z o = 4149533 , 692
note le coordinate geocentriche dell’origine del riferimento locale X0,Y0,Z0,
le coordinate locali (ENU) di un generico satellite S, di cui si conoscono le
coordinate geocentriche (X,Y,Z), si ottengono mediante la formula di
rotazione tra i due sistemi, da cartesiane geocentriche a cartesiane locali,
tramite la formula diretta:
E 
 ∆X 
 N  = R(φ , λ )  ∆Y 
 
 
U 
 ∆Z 
con:
∆X = X − X 0
∆Y = Y − Y0
∆Z = Z − Z 0
con la matrice di rotazione R(φ, λ ) (1.71) qui riportata:
 − sin λ
− sin φ cos λ

 cos φ cos λ
cos λ
− sin φ sin λ
cos φ sin λ
nel caso specifico è la seguente:
279
0 
cos φ 
sin φ 
0
− 0.24463052 0.96961637


R(φ , λ ) = − 0.62971545 − 0.15887481 0.76040596
0.18601850 0.64944804
 0.73730206
In questo caso le nuove coordinate dei satelliti sono:
Tabella 5.B.4 – Coordinate topocentriche (ENU) dei satelliti
SVPRN
XENU (m)
YENU (m)
ZENU (m)
14
18738265.9
12688386.4
7568741.3
31
11482154.1
-9584559.9
15664343.1
11
-1034247.1
5345326.7
19623190.2
20
-10503248.7
-17523479.1
10589842.4
28
-15689750.4
16994215.8
6875855.3
Tramite le seguenti relazioni è possibile ottenere le coordinate altazimutali
dei satelliti, note le coordinate cartesiane, trasformando poi in modo
opportuno le misure espresse in sestanti con misure espresse in gradi:
y
z
α = arctg( )
h = arcsin( )
x
R
Tabella 5.B.5 – Termini numerici calcolati
SVRPN
14
31
11
20
28
Altezza (in gradi)
18.49
46.32
74.49
27.39
16.55
Azimut (in gradi)
55.89
129.85
349.04
210.93
317.28
Di seguito è mostrata la rappresentazione ortografica orizzontale dei
satelliti, così da permettere la visualizzazione grafica della loro posizione:
280
Figura 5.B.1 – Rappresentazione ortografica orizzontale
Note le coordinate cartesiane locali è possibile calcolare il parametro
GDOP (Diluition of Position), fattore che caratterizza il contributo
geometrico della configurazione satellitare alla precisione della posizione:
GDOP = traccia ( H T H ) −1
con H matrice di misura del sistema; nel nostro caso si ha:
 0.5486 - 0.0121 0.2818 - 0.1715
 - 0.0121 0.4804 0.0553 0.0207 

( H T ⋅ H ) −1 = 
 0.2818 0.0553 2.0551 - 0.2061


- 0.1715 0.0207 - 0.2061 0.2618 
GDOP = 1.8292
281
282
APPENDICE 5.C
EFFEMERIDI DELLA COSTELLAZIONE GPS
5.C.1 - File dati nel formato RINEX
GPS NAV DATA
RINEX VERSION 2
TYPE Convert
11-Apr-05 10:04
PGM / RUN BY / DATE
.2421D-07
.7451D-08 -.1192D-06
.1192D-06
ION
ALPHA
.1454D+06 -.1802D+06
.0000D+00
.1311D+06
ION
BETA
-.372529029846D-08 -.799360577730D-14
319488 177 DELTA-UTC:
A0,A1,T,W
13
LEAP SECONDS
END OF HEADER
11 03 01 13 17 59 44.0 .318815000355D-04 .125055521494D-11
.000000000000D+00
.160000000000D+03 .862187500000D+02 .560344769180D-08
.969959274834D+00
.442937016487D-05 .142887828406D-02 .355951488018D-05
.515365515709D+04
.151184000000D+06 -.111758708954D-07 -.284742215198D+01
.372529029846D-08
.914623765042D+00 .281843750000D+03 -.388080223613D+00 .875822195796D-08
.335728270144D-10 .100000000000D+01 .120100000000D+04
.000000000000D+00
.000000000000D+00 .000000000000D+00 -.116415321827D-07
.160000000000D+03
.150270000000D+06
3 03 01 13 20 00 0.0 .967625528574D-04 .306954461848D-11
.000000000000D+00
.111000000000D+03 .726562500000D+02 .501378027264D-08
.293257129586D+01
.368244946003D-05 .416598794982D-02 .988133251667D-05
.515372873688D+04
.158400000000D+06 -.409781932831D-07 .240430781627D+01 .502914190292D-07
.931283448334D+00 .172906250000D+03 .520117065192D+00 .811355224773D-08
-.265725354242D-09 .100000000000D+01 .120100000000D+04
.000000000000D+00
.100000000000D+01 .000000000000D+00 -.419095158577D-08
.367000000000D+03
.151200000000D+06
283
2 03 01 13 20 00 0.0 -.477926805615D-04 -.625277607469D-11
.000000000000D+00
.900000000000D+01 -.503125000000D+01 .565452124779D-08
.441346292416D-03
-.337138772011D-06 .223272283329D-01 .719539821148D-05
.515376714516D+04
.158400000000D+06 -.275671482086D-06 .132910570279D+01
.197440385818D-06
.931895283099D+00 .231125000000D+03 -.185804150734D+01 .884322549870D-08
-.280368821344D-09 .100000000000D+01 .120100000000D+04
.000000000000D+00
.100000000000D+01 .000000000000D+00 -.139698386192D-08
.265000000000D+03
.151200000000D+06
18 03 01 13 20 00 0.0 -.680657103658D-05 .261479726760D-11
.000000000000D+00
.200000000000D+03 -.638750000000D+02 .446161441558D-08 .497825094631D+00
-.342540442944D-05 .343254627660D-02 .436976552010D-05
.515373546600D+04
.158400000000D+06 .949949026108D-07 -.167615748772D+01 .186264514923D-07
.963957660729D+00 .298375000000D+03 -.308791360009D+01 .823034282681D-08
-.192865176466D-09 .100000000000D+01 .120100000000D+04
.000000000000D+00
.000000000000D+00 .000000000000D+00 -.102445483208D-07
.200000000000D+03
.151200000000D+06
14 03 01 13 20 00 0.0 -.303029082716D-04 .147792889038D-11
.000000000000D+00
.370000000000D+02 -.664687500000D+02 .394480717420D-08
.214813078936D+01
-.342726707458D-05 .166167237330D-02 .982172787189D-05
.515365614319D+04
.158400000000D+06 -.447034835815D-07 -.679967508016D+00
.558793544769D-07
.971213959691D+00 .195687500000D+03 -.961874736024D+00 .768067707389D-08
.270368404786D-09 .100000000000D+01 .120100000000D+04
.000000000000D+00
.000000000000D+00 .000000000000D+00 -.102445483208D-07
.293000000000D+03
.151200000000D+06
284
15 03 01 13 20 00 0.0
.000000000000D+00
.740000000000D+02
.144489767443D+01
.291317701340D-05
.515384116173D+04
.158400000000D+06
.193715095520D-06
.973986214321D+00
.811140930133D-08
.821462788651D-11
.000000000000D+00
.200000000000D+01
.842000000000D+03
.151200000000D+06
.596907921135D-04
.454747350886D-11
.608125000000D+02
.425803450709D-08
.830481585581D-02
.355951488018D-05
.152736902237D-06 -.269685554236D+01 .312812500000D+03
.199130566990D+01 -
.100000000000D+01
.120100000000D+04
.000000000000D+00 -.279396772385D-08
31 03 01 13 20 00 0.0 .280005391687D-03 -.164845914696D-10
.000000000000D+00
.790000000000D+02 .701562500000D+02 .488056043779D-08
.203988468376D+01
.342912971973D-05 .114466857631D-01 .104829668999D-04
.515365295410D+04
.158400000000D+06 -.167638063431D-06 .242409559146D+01 .230967998505D-06
.939990711872D+00 .166406250000D+03 .915839710366D+00 .802676291832D-08
-.257510726355D-09 .100000000000D+01 .120100000000D+04
.000000000000D+00
.100000000000D+01 .000000000000D+00 -.558793544769D-08
.335000000000D+03
.151200000000D+06
11 03 01 13 19 59 44.0
.000000000000D+00
.161000000000D+03
.201957594443D+01
.497698783875D-05
.515365678596D+04
.158384000000D+06
.745058059692D-08
.914624035682D+00
.876929384772D-08
.510735559900D-10
.000000000000D+00
.000000000000D+00
.161000000000D+03
.151200000000D+06
.318903476000D-04
.125055521494D-11
.940937500000D+02
.563166315280D-08
.142927479465D-02
.366382300854D-05
.111758708954D-07 -.284748536321D+01
.282156250000D+03 -.387497607711D+00 .100000000000D+01
.120100000000D+04
.000000000000D+00 -.116415321827D-07
285
20 03 01 13 20 00 0.0 -.205453019589D-03 -.136424205266D-11
.000000000000D+00
.340000000000D+02 -.745000000000D+02 .450161608181D-08 .143290483586D+01
-.386498868465D-05 .184381706640D-02 .354275107384D-05
.515372787285D+04
.158400000000D+06 -.186264514923D-08 -.172832424673D+01
.540167093277D-07
.964365002953D+00 .312531250000D+03 .181044480054D+01 .829105964163D-08
-.187864968187D-09 .100000000000D+01 .120100000000D+04
.000000000000D+00
.000000000000D+00 .000000000000D+00 -.698491930962D-08
.290000000000D+03
.153720000000D+06
28 03 01 13 20 00 0.0 -.771479681134D-04 .216004991671D-11
.000000000000D+00
.229000000000D+03 -.132187500000D+02 .480698594455D-08 .144029096295D+01
-.679865479469D-06 .698704307433D-02 .720284879208D-05
.515367872047D+04
.158400000000D+06 .126659870148D-06 .142244614339D+01 .633299350739D-07
.958565761620D+00 .238218750000D+03 -.247243518708D+01 .799033282943D-08
-.270368404786D-09 .100000000000D+01 .120100000000D+04
.000000000000D+00
.100000000000D+01 .000000000000D+00 -.107102096081D-07
.229000000000D+03
.155160000000D+06
286
APPENDICE 5.D
FORMATO RINEX V.2
RINEX: The Receiver Independent Exchange Format Version 2
*****************************************************************************
(Revision, April 1993)
(Clarification December 1993)
Werner Gurtner
Astronomical Institute
University of Berne
*****************************************************************************
5.D.1 - INTRODUZIONE
La presente è la versione aggiornata del formato pubblicato da W. Gurtner e G.
Mader nel Bollettino del CSTG'GPS sett-ott 2990.
Làaggiornamento è conseguenza del nuovo modo di trattare l'antispoofing (vedi
cap. 7). Nel cap. 4 sono date le raccomandazioni per quanto riguarda la
compressione dei dati, utile soprattutto per la trasmissione di file di grandi
dimensioni via internet. Per completezza d'informazione alle tavole
descrittisono ve dei formati sono stati allegati alcuni esempi.
tables and examples.
URA Clarification (10-Dec-93):
La User Range Accuracy (precisione nella distanza) nel file di navigazione
(Navigation Message File) non conteneva la definizione dell'unità. Vi erano due
modi per interpretarla: o il valore di 4 bit dato dal messaggio originale o
convertirne il valore in metri secondo il GPS-ICD-200. Per semplificare l'uso
del file RINEX il valore del messaggio originale viene convertito prime della
creazione del file RINEX stesso.
1. THE PHILOSOPHY OF RINEX
La prima proposta di "Receiver Independent Exchange Format" RINEX è stata
sviluppata dal Astronomical Institute of the University of Berne per il facile
scambio dei dati GPS raccolti durante la vasta campagna Europea GPS EUREF-89,
per la quale sono stati usati più di 60 ricevitori di 4 differenti marche.
L'aspetto principale nello sviluppo fu tener conto del fatto che i principali
software di elaborazione di dati GPS usano set di osservabili ben definite:
- la misura della fase (carrier-phase measurement) su una o
entrambi le portanti (si considera la misura della differenza di fase tra la
portante del segnale del satellite e la frequenza di riferimento generata dal
ricevitore stesso).
- la misura di codice (code measurement) o pseudorange (pseudodistanza),
equivalente alla differenza tra l'epoca di ricezione (espressa secondo la scala
di tempo del ricevitore) e l'epoca di trasmissione (espressa secondo la scala
di tempo del satellite) di un particolare segnale.
- l'epoca relativa all'osservazione, secondo l'orologio del ricevitore,
nell'istante di validazione del carrier-phase e/o del code measurement.
Di solito il software considera l'epoca dell'osservazione valida sia per la fase
che per il codice, e per tutti quanti i satelliti osservati.Conseguentemente tali
programmi non richedono tutte le informazioni accumulate dai ricevitori: hanno
bisogno della fase, del codice e dell'epoca prima definita, e qualche altra
informazione relativa alla stazione, come il nome,
l'altezza dell'antenna, ecc.
287
5.D.2 - GENERAL FORMAT DESCRIPTION
Attualmente il formato consiste i tre tipi di file ASCII:
1. File delle Osservazioni (Observation Data File)
2. File di Navigazione (Navigation Message File)
3. File dei dati meteo (Meteorological Data File)
Ciascun tipo è composta da una testata (header section) e da una sezione con i
dati (data section). la testata contiene le informazioni globali, valide per
tutto il file, ed è posto all'inizio del file. nelle colonne 61-80 contiene le
etichette descrittive di ciascuna riga. queste etichette sono obbligatorie e
devono apparire esattamente come descritto dagli esempi.
Il formato è stato ottimizzato per il minimo spazio, indipendentemente dal
numero di osservabili (tipi di osservazioni) e dal modello di ricevitore,
indicazioni che si troveranno nella testata. La lunghezza delle righe no supera
gli 80 caratteri.
Ogni file delle osservazioni e dei dati meteo conterranno i dati relativi ad
una stazione ed a una sessione. La versione 2 dei RINEX ammettono l'accorpamento
di dati da più stazioni, occupate in successione, nel caso di ricevitori mobili
(rover) usati in rilievi cinematici o rapido-statici.
Se i dati riguardano più di un ricevitore non sarebbe conveniente includere
messaggi sullo stesso satellite raccolti più volte dai diversi ricevitori.
Quindi bisogna utilizzare il file di navigazione (Navigation Message File)
registrato da uno dei ricevitori o derivante dalla composizione dei Navigation
Message File dei vari ricevitori depurati delle informazioni ridondanti, e
creando così un file più completo.
5.D.3 - DEFINIZIONE DELLE OSSERVABILI
Con osservabili GPS vengono indicate tre grandezze fondamentali definite come
Epoca (time), Fase (phase) e Distanza (Pseudo-Range).
TIME:
L'epoca della misura è riferita al ricevimento del segnale da parte del
ricevitore ed è basato sull'orologio del ricevitore stesso. Essa è identica
per le misure di fase e distanza e per tutti i satelliti osservati alla stessa
epoca. E' espressa in tempo GPS (da non confondere con Tempo Universale)
PSEUDO-RANGE:
La pseudo-distanza (PR) è la distanza tra l'antenna ricevente e quella del
satellite, insieme con gli scostamenti degli orologi (clock offsets) del
ricevitore e dei satelliti,
PR = distance + (receiver clock offset - satellite clock offset) * c
La pseudo-range dipende dal comportamento degli orologi del ricevitore e dei
satelliti. L'unità di misura usata per le pseudo-range è il metro.
PHASE:
La fase è la fase della portante (carrier-phase) misurata in cicli interi, e
parte frazionaria su entrambe le frequenze L1 e L2. I mezzi cicli, così come
vengono misurati da ricevitori "quadratici" saranno convertiti in cicli interi
e notificati nella testata del file.
La fase varia con lo stesso segno della variazione del range (negative
doppler). Le osservazioni di fase tra epoche successive vanno connesse con
l'inclusione di un numero intero di cicli. Le osservazioni di fase non
conterranno alcuna deriva sistematica dovuta a offset imposti all'oscillatore
di riferimento.
Le osservabili non sono corrette per gli effetti esterni come la rifrazione
atmosferica, l'offset negli orologi dei satelliti, ecc.
Se il ricevitore o il software di conversione aggiustano le misure usando
la derivata temporale degli offset dell'orologio del ricevitore dT(r), la
288
consistenza delle tre quantità phase / pseudo-range / epoch deve essere mantenuta,
cioè le correzioni relative all'orologio del ricevitore deve essere
applicata alle tre osservabili:
Time(corr) = Time(r) PR(corr)
= PR(r)
phase(corr) = phase(r) -
dT(r)
dT(r)*c
dT(r)*freq
5.D.4 - SCAMBIO DI FILE RINEX
Si raccomanda di usare la seguente
ssssdddf.yyt
ssss:
ddd:
f:
convenzione per i nomi dei file RINEX:
4 caratteri per designare la stazione
giorno dell'anno relativo al primo record
numero sequenziale all'interno del giorno
0: il file contiene tutti i dati rilevati nel
giorno
t:
yy:
anno
tipo di file:
O: Observation File
N: Navigation file
M: Meteorological data file
In caso di grandi tempi di trasmissione o grossi volumi di dati si raccomanda la
compressione dei dati.
I nomi convenzionali per i file compressi secondo diversi S.O. sono:
System
Observation files
Navigation Files
UNIX
ssssdddf.yyO.Z
ssssdddf.yyN.Z
VMS
ssssdddf.yyO_Z
ssssdddf.yyN_Z
DOS
ssssdddf.yyY
ssssdddf.yyX
5.D.5 - CRATTERISTICHE DEI RINEX VERSION 2
5.D.5.1 - Satellite Numbers:
La versione 2 è stata preparata per contenere osservazioni GLONASS. Quindi è
possibile distinguere i satelliti dei diversi sistemi: si fa precedere il numero
satellite da un idetificatifo di sistema:
snn
s:
satellite system
vuoto: sistema come definito nella testata
G
: GPS
R
: GLONASS
T
: Transit
nn:
PRN (GPS), channel number (GLONASS)
o due cifre di identificazione
Nota: G, R e T sono obbligatori per i file "mixed"
5.D.5.2 - Disposizioni per la testata (Header Records):
Così come i descrittori nelle colonne 61-80 sono obbligatori, anche l'ordine
sequenziale di alcuni è importante:
- il descrittore "RINEX VERSION / TYPE" deve essere posto per primo
- il descrittore di default "WAVELENGTH FACT L1/2" (fattore di lunghezza
dovrebbe d'onda L1/2)(se presente)precedere tutti gli eventuali record di
definizione di frequenza per i singoli satelliti
- Il descrittore "# OF SATELLITES" (numero di satelliti) dovrebbe (se presente)
essere immediatamente seguito dai corrispondenti "PRN / # OF OBS", in numero
ugu ale a quello dei satelliti. Questi record sono comodi per usi di
documentazione, ma dato che possono essere scritti solo dopo aver letto l'intero
file dei dati "raw" (così come emesso direttamente dal ricevitore) possono
essere considerati opzionali.
5.D.5.3 - Perdita di informazioni, Durata della validità dei valori
Le informazioni mancanti al momento della creazione del file possono essere
289
indicati con zeri o spazi vuoti o il respettivo campo può essere anche omesso.
La validità di un valore permane fino ad un eventuale successiva informazione.
5.4. Segnalazioni di particolari eventi (Event Flag Records)
Il "numero di satelliti" corrisponde anche al numero di campi (records) relativi
all'epoca stessa. Quindi può essere utilizzata per scartare il giusto numero di
record nel caso che certi event flags non debbano essere valutati in dettaglio.
5.D.5.5 - Scostamento dell'orologio del ricevitore (Receiver Clock Offset)
Spesso è stata richiesta l'opzione di poter includere nei file RINEX l'offset
del clock del ricevitore. Per evitare confusione e ridondanze, il receiver clock
offset (se presente) dovrebbe riferirsi al valore che è stato usato per
correggere l'osservabile secondo la formula del paragrafo 3. Dovrebbe, quindi,
essere possibile ricostruire il valore originale dell'osservabile quando
necessario. Dato che il formato del receiver-derived clock offset arriva al
nanosecondo di risoluzione, l'offset dovrebbe essere arrotondato al noanosecondo
più prossimo prima dell'utilizzo nella correzione delle osservabili, in modo da
garantirne la corretta ricostruzione.
5.D.6 -
ULTERIORI AVVERTIMENTI E SUGGERIMENTI
I programmi sviluppati per l'uso dei RINEX ver.1 devono necessariamente
verificare la versione del formato. I file ver.2 possono apparire differenti (il
numero di versione, la direttiva END OF HEADER, i numeri di serie di ricevitore e
antenna) anche se non vengono utilizzate le nuove configurazioni.
5.D.7 - IL FORMATO RINEX E L'ANTISPOOFING (AS)
Alcuni ricevitori generano differenze sui ritardi di codice tra la prima e la
seconda frequenza con la tecnica della "cross-correlation" quando sul segnale è
presente l'AS e possono così recuperare le osservazioni di fase in cicli
completi. Usando il ritardo del codice C/A sulla L1 e le differenze osservate è
possibile generare una osservazione del ritardo di codice per la seconda
frequenza.
Altri ricevitori recuperano le osservazioni del codice P suddividendo il codice
Y nei codici P e W.
Molte di queste osservazioni potrebbero presentare un incremento del livello di
rumore. Per permettere ai programmi di postprocessamento di effettuare speciali
operazioni, osservazioni come quelle deteriorate dall'AS sono marcate con il bit 2
dell'indicatore di perdita di aggancio (Loss of Lock Indicators),
incrementando, cioè, il loro valore di 4
5.D.8 - REFERENCES
Evans, A. (1989): "Summary of the Workshop on GPS Exchange Formats."
Proceedings of the Fifth International Geodetic Symposium on Satellite
Systems, pp. 917ff, Las Cruces.
Gurtner, W., G. Mader, D. Arthur (1989): "A Common Exchange Format for
GPS Data." CSTG GPS Bulletin Vol.2 No.3, May/June 1989, National Geodetic
Survey, Rockville.
Gurtner, W., G. Mader (1990): "The RINEX Format: Current Status, Future
Developments." Proceedings of the Second International Symposium of Precise
Positioning with the Global Positioning system, pp. 977ff, Ottawa.
Gurtner, W., G. Mader (1990): "Receiver Independent Exchange Format
Version 2." CSTG GPS Bulletin Vol.3 No.3, Sept/Oct 1990, National Geodetic
Survey, Rockville.
290
5.D.9 - RINEX VERSION 2 FORMAT, DEFINIZIONI E ESEMPI
+----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A1
|
|
FILE DELLE OSSERVAZIONI - DESCRIZIONE DELLA TESTATA
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|
ETICHETTA
|
DESCRIZIONE
|
FORMAT
|
| (Columns 61-80)
|
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|RINEX VERSION / TYPE| - Versione
(2)
|
I6,14X, |
|
| - Tipo File ('O' per Observation Data)
|
A1,19X, |
|
| - Satellite System: vuoto o 'G': GPS
|
A1,19X
|
|
|
'R': GLONASS
|
|
|
|
'T': NNSS Transit
|
|
|
|
'M': Mixed
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|PGM / RUN BY / DATE | - Nome del programme generatore del file |
A20,
|
|
| - Name dell'agenzia generatrice del file |
A20,
|
|
| - Data di creazione del file
|
A20
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|COMMENT
| Linee di commento
|
A60
|*
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|MARKER NAME
| Nome del sito (marker) dell'antenna
|
A60
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|MARKER NUMBER
| Numero del sito (marker) dell'antenna
|
A20
|*
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|OBSERVER / AGENCY
| Nome dell'osservatore / agenzia
|
A20,A40 |
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|REC # / TYPE / VERS | numero, tipo e versione del ricevitore
|
3A20
|
|
| (Version: e.g. Internal Software Version)|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|ANT # / TYPE
| numero e tipo dell'antenna
|
2A20
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|APPROX POSITION XYZ | Coordinate aapprossimate del sito(WGS84) |
3F14.4
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|ANTENNA: DELTA H/E/N| - Altezza antenna: altezza della base
|
3F14.4
|
|
|
dell'antenna sopra il marker
|
|
|
| - Eccentricità del centro dell'antenna
|
|
|
|
rispetto al marker verso Est e Nord
|
|
|
|
(tutte le unità sono in metri)
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|WAVELENGTH FACT L1/2| - Fattore di lunghezza d'onda per L1 e L2|
2I6,
|
|
|
1: Full cycle ambiguities
|
|
|
|
2: Half cycle ambiguities (squaring) |
|
|
|
0 (in L2): Single frequency instrument |
|
|
| - Numero di satelliti a seguire in lista |
I6,
|
|
|
0: Default wavelength factors.
|
|
|
|
Max 7. Se più di 7 satelliti:
|
|
|
|
Repetere la riga
|
|
|
| - Lista dei PRNs (satellite numbers)
| 7(3X,A1,I2)|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|# / TYPES OF OBSERV | - Quantità dei tipi di osservazione
|
I6,
|
|
|
registrati nel file
|
|
|
| - Tipi di osservazione
| 9(4X,A2) |
|
|
|
|
|
| Nel RINEX ver. 2 i tipi di osservazione |
|
|
| sono così definiti:
|
|
|
|
|
|
|
| L1, L2: Phase measurements su L1 e L2
|
|
|
| C1
: Pseudorange da C/A-Code su L1
|
|
|
| P1, P2: Pseudorange da P-Code su L1, L2 |
|
|
| D1, D2: Doppler frequency su L1 e L2
|
|
291
|
| T1, T2: Transit Integrated Doppler su
|
|
|
|
150 (T1) e
400 MHz (T2)
|
|
|
|
|
|
|
| Le osservazioni fatte sotto Antispoofing |
|
|
| sono comvertite in L2 o P2 e segnalate
|
|
|
| con il bit 2 del loss of lock indicator |
|
|
| (vedi Tav. A2).
|
|
|
|
|
|
|
| Unità : Phase
: cicli
|
|
|
|
Pseudorange : metri
|
|
|
|
Doppler
: Hz
|
|
|
|
Transit
: cicli
|
|
|
|
|
|
|
| I tipi sono nello stesso ordine con
|
|
|
| con il quale sono messe le osservazioni |
|
|
| nelle sezioni relative
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|INTERVAL
| Intervallo di osservazione in secondi
|
I6
|*
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|TIME OF FIRST OBS
| Epoca della prima osservazione riportata | 5I6,F12.6 |
|
| anno (4 cifre), mese,giorno,ora,min,sec |
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|TIME OF LAST OBS
| Epoca dell'ultima osservazione riportata | 5I6,F12.6 |*
|
| anno (4 cifre), mese,giorno,ora,min,sec |
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|# OF SATELLITES
| Numero di satelliti, dei quali vi sono
|
I6
|*
|
| osservazioni nel file
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|PRN / # OF OBS
| PRN (sat.number), numero di observazioni |3X,A1,I2,9I6|*
|
| per ogni tipo di osservazione in numero |
|
|
| "# / TYPES OF OBSERV"
|
|
|
| Il record va ripetuto per ciascun
|
|
|
| satellite presente nel file
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|END OF HEADER
| Ultimo record della testata
|
60X
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
I Record marcati con * sono opzionali
+----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A2
|
|
FILE DELLE OSSERVAZIONI - DESCRIZIONE DELLA SEZIONE DATI
|
+-------------+-------------------------------------------------+------------+
| OBS. RECORD | DESCRIZIONE
|
FORMAT
|
+-------------+-------------------------------------------------+------------+
| EPOCH/SAT
| - Epoca :
| 5I3,F11.7, |
|
or
|
anno (2 cifre), mese,giorno,ora,min,sec
|
|
| EVENT FLAG | - Epoca flag 0: OK
|
I3,
|
|
|
1: spegnimento ricev. tra l'epoca |
|
|
|
precedente e la corrente
|
|
|
|
>1: Event flag
|
|
|
| - Numero di satelliti per l'epoca corrente
|
I3,
|
|
| - Lista dei PRNs (sat.numbers) per l'epoca corr.| 12(A1,I2), |
|
|
In caso di più di 12 satellites: Continua
|
|
|
|
nella linea successiva con n(A1,I2)
|
|
|
| - receiver clock offset (secondi, opzionale)
|
F12.9
|
|
|
|
|
|
| Significato degli EVENT FLAG (epoch flag > 1): |
|
|
|
- Event flag:
|
|
292
|
|
2: inizio di movimento antenna
|
|
|
|
3: occupazione nuovo sito(fine di dati
|
|
|
|
cinematici)
|
|
|
|
4: segue una informazione header (testata) |
|
|
|
5: evento esterno (l'epoca è significante) |
|
|
|
6: seguono record sui cycle slip per note
|
|
|
|
opzionali su cycle slip rilevati e
|
|
|
|
riparati
|
|
|
|
(stesso formato delle osservazioni:
|
|
|
|
slip al posto delle osservabili;
|
|
|
|
spazio per LLI e forza segnale, signal |
|
|
|
strength)
|
|
|
|
- "Numero di satelliti" indica numero di
|
|
|
|
record che seguono (0 per event flags 2,5) |
|
+-------------+-------------------------------------------------+------------+
|OBSERVATIONS | - Osservazione
| ripetuti in ogni record
| m(F14.3, |
|
| - LLI
| per ogni tipo (stessa seq. |
I1,
|
|
| - Signal strength | come indicata nel header) |
I1)
|
|
| Questo record va ripetuto per ciascun satellite |
|
|
| come da EPOCH/SAT
|
|
|
| Nel caso di observation types >5 (=80 char):
|
|
|
| si continua nel record successivo
|
|
|
|
|
|
|
| Observations:
|
|
|
|
Phase : Unità in cicli di portante
|
|
|
|
Code
: Unità in metri
|
|
|
| Le osservazioni perse si indicano con 0.0
|
|
|
| or spazi
|
|
|
|
|
|
|
| Loss of lock indicator (LLI).
|
|
|
| (erdita di aggancio al satellite)
|
|
|
|
valore da 0 a 7:
|
|
|
| 0 o spazio: OK o incognito
|
|
|
| Bit 0 set : lost lock tra la precedente e la
|
|
|
|
corrente osservazione (possibile cycle slip)|
|
|
| Bit 1 set : Inverse wavelength factor to
|
|
|
|
default (does NOT change default)
|
|
|
| Bit 2 set : osservazione con Antispoofing
|
|
|
|
(vi può essere aumento di rumore) |
|
|
|
|
|
|
| Bits 0 e 1 solo per la fase
|
|
|
|
|
|
|
| L'energia del segnale posta nell'intervallo 1-9 |
|
|
| 1: minima energia possibile
|
|
|
| 5: soglia di buon rapporto S/N (segnale/rumore)|
|
|
| 9: massima energia possibile
|
|
|
| 0 o spazio: incognita, non importante
|
|
+-------------+-------------------------------------------------+------------+
+----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A3
|
|
NAVIGATION MESSAGE FILE - HEADER SECTION DESCRIPTION
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|
HEADER LABEL
|
DESCRIPTION
|
FORMAT
|
| (Columns 61-80)
|
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|RINEX VERSION / TYPE| - Format version (2)
|
I6,14X, |
|
| - File type ('N' for Navigation data)
|
A1,19X
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
293
|PGM / RUN BY / DATE | - Name of program creating current file |
A20,
|
|
| - Name of agency creating current file |
A20,
|
|
| - Date of file creation
|
A20
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|COMMENT
| Comment line(s)
|
A60
|*
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|ION ALPHA
| Ionosphere parameters A0-A3 of almanac
| 2X,4D12.4 *
|
| (page 18 of subframe 4)
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|ION BETA
| Ionosphere parameters B0-B3 of almanac
| 2X,4D12.4 *
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|DELTA-UTC: A0,A1,T,W| Almanac parameters to compute time in UTC| X,2D19.12,|*
|
| (page 18 of subframe 4)
|
2I9
|
|
| A0,A1: terms of polynomial
|
|
|
| T
: reference time for UTC data
|
|
|
| W
: UTC reference week number
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|LEAP SECONDS
| Delta time due to leap seconds
|
I6
|*
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|END OF HEADER
| Last record in the header section.
|
60X
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
Records marked with * are optional
+----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A4
|
|
NAVIGATION MESSAGE FILE - DATA RECORD DESCRIPTION
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|
OBS. RECORD
| DESCRIPTION
|
FORMAT
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|PRN / EPOCH / SV CLK| - Satellite PRN number
|
I2,
|
|
| - Epoch: Toc - Time of Clock
|
|
|
|
year
(2 digits)
|
5I3,
|
|
|
month
|
|
|
|
day
|
|
|
|
hour
|
|
|
|
minute
|
|
|
|
second
|
F5.1,
|
|
| - SV clock bias
(seconds)
| 3D19.12
|
|
| - SV clock drift
(sec/sec)
|
|
|
| - SV clock drift rate (sec/sec2)
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
| BROADCAST ORBIT - 1| - IODE Issue of Data, Ephemeris
| 3X,4D19.12 |
|
| - Crs
(meters)
|
|
|
| - Delta n
(radians/sec)
|
|
|
| - M0
(radians)
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
| BROADCAST ORBIT - 2| - Cuc
(radians)
| 3X,4D19.12 |
|
| - e Eccentricity
|
|
|
| - Cus
(radians)
|
|
|
| - sqrt(A)
(sqrt(m))
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
| BROADCAST ORBIT - 3| - Toe Time of Ephemeris
| 3X,4D19.12 |
|
|
(sec of GPS week) |
|
|
| - Cic
(radians)
|
|
|
| - OMEGA
(radians)
|
|
|
| - CIS
(radians)
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
| BROADCAST ORBIT - 4| - i0
(radians)
| 3X,4D19.12 |
|
| - Crc
(meters)
|
|
|
| - omega
(radians)
|
|
294
|
| - OMEGA DOT
(radians/sec)
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
| BROADCAST ORBIT - 5| - IDOT
(radians/sec)
| 3X,4D19.12 |
|
| - Codes on L2 channel
|
|
|
| - GPS Week # (to go with TOE)
|
|
|
| - L2 P data flag
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
| BROADCAST ORBIT - 6| - SV accuracy
(meters)
| 3X,4D19.12 |
|
| - SV health
(MSB only)
|
|
|
| - TGD
(seconds)
|
|
|
| - IODC Issue of Data, Clock
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
| BROADCAST ORBIT - 7| - Transmission time of message
| 3X,4D19.12 |
|
|
(sec of GPS week, derived e.g.
|
|
|
|
from Z-count in Hand Over Word (HOW) |
|
|
| - spare
|
|
|
| - spare
|
|
|
| - spare
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
+----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A5
|
|
METEOROLOCICAL DATA FILE - HEADER SECTION DESCRIPTION
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|
HEADER LABEL
|
DESCRIPTION
|
FORMAT
|
| (Columns 61-80)
|
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|RINEX VERSION / TYPE| - Format version (2)
|
I6,14X, |
|
| - File type ('M' for Meteorological Data)|
A1,39X
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|PGM / RUN BY / DATE | - Name of program creating current file |
A20,
|
|
| - Name of agency creating current file |
A20,
|
|
| - Date of file creation
|
A20
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|COMMENT
| Comment line(s)
|
A60
|*
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|MARKER NAME
| Station Name
|
A60
|
|
| (preferably identical to MARKER NAME in |
|
|
| the associated Observation File)
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
*|MARKER NUMBER
| Station Number
|
A20
|*
|
| (preferably identical to MARKER NUMBER in|
|
|
| the associated Observation File)
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
|# / TYPES OF OBSERV | - Number of different observation types |
I6,
|
|
|
stored in the file
|
|
|
| - Observation types
| 9(4X,A2) |
|
|
|
|
|
| The following meteorological observation |
|
|
| types are defined in RINEX Version 2:
|
|
|
|
|
|
|
| PR : Pressure (mbar)
|
|
|
| TD : Dry temperature (deg Celsius)
|
|
|
| HR : Relative Humidity (percent)
|
|
|
| ZW : Wet zenith path delay (millimeters) |
|
|
|
(for WVR data)
|
|
|
|
|
|
|
| The sequence of the types in this record |
|
|
| must correspond to the sequence of the
|
|
|
| measurements in the data records
|
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
295
|END OF HEADER
| Last record in the header section.
|
60X
|
+--------------------+------------------------------------------+------------+
+----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A6
|
|
METEOROLOGICAL DATA FILE - DATA RECORD DESCRIPTION
|
+-------------+-------------------------------------------------+------------+
| OBS. RECORD | DESCRIPTION
|
FORMAT
|
+-------------+-------------------------------------------------+------------+
| EPOCH / MET | - Epoch in GPS time (not local time!)
|
6I3,
|
|
|
year (2 digits), month,day,hour,min,sec
|
|
|
|
|
|
|
| - Met data in the same sequence as given in the |
mF7.1
|
|
|
header
|
|
+-------------+-------------------------------------------------+------------+
+-----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A7
|
|
OBSERVATION DATA FILE - EXAMPLE
|
+------------------------------------------------------------------------------+
----|---1|0---|---2|0---|---3|0---|---4|0---|---5|0---|---6|0---|---7|0---|--8|
2
OBSERVATION DATA
M (MIXED)
BLANK OR G = GPS, R = GLONASS, T = TRANSIT, M = MIXED
XXRINEXO V9.9
AIUB
22-APR-93 12:43
EXAMPLE OF A MIXED RINEX FILE
A 9080
9080.1.34
BILL SMITH
ABC INSTITUTE
X1234A123
XX
ZZZ
234
YY
4375274.
587466.
4589095.
.9030
.0000
.0000
1
1
1
2
6 G14 G15
G16
G17
G18
G19
4
P1
L1
L2
P2
18
1990
3
24
13
10
36.000000
RINEX VERSION / TYPE
COMMENT
PGM / RUN BY / DATE
COMMENT
MARKER NAME
MARKER NUMBER
OBSERVER / AGENCY
REC # / TYPE / VERS
ANT # / TYPE
APPROX POSITION XYZ
ANTENNA: DELTA H/E/N
WAVELENGTH FACT L1/2
WAVELENGTH FACT L1/2
# / TYPES OF OBSERV
INTERVAL
TIME OF FIRST OBS
END OF HEADER
-.123456789
23629364.158
20891541.292
20607605.848
90 3 24 13 10 36.0000000 0 3G12G 9G 6
23629347.915
.300 8
-.353
20891534.648
-.120 9
-.358
20607600.189
-.430 9
.394
90 3 24 13 10 50.0000000 4 3
1
2
2
G 9
G12
*** WAVELENGTH FACTOR CHANGED FOR 2 SATELLITES ***
90 3 24 13 10 54.0000000 0 5G12G 9G 6R21R22
23619095.450
-53875.632 8
-41981.375
20886075.667
-28688.027 9
-22354.535
20611072.689
18247.789 9
14219.770
21345678.576
12345.567 5
22123456.789
23456.789 5
90 3 24 13 11 0.0000000 2
*** FROM NOW ON KINEMATIC DATA! ***
90 3 24 13 11 48.0000000 0 4G16G12G 9G 6
21110991.756
16119.980 7
12560.510
23588424.398
-215050.557 6
-167571.734
20869878.790
-113803.187 8
-88677.926
296
WAVELENGTH FACT L1/2
COMMENT
COMMENT
-.123456789
23619112.008
20886082.101
20611078.410
4
1
COMMENT
-.123456789
21110998.441
23588439.570
20869884.938
20621643.727
73797.462 7
3 4
57505.177
20621649.276
A 9080
MARKER NAME
9080.1.34
MARKER NUMBER
.9030
.0000
.0000
ANTENNA: DELTA H/E/N
--> THIS IS THE START OF A NEW SITE <-COMMENT
90 3 24 13 12 6.0000000 0 4G16G12G 6G 9
-.123456987
21112589.384
24515.877 6
19102.763 3 21112596.187
23578228.338
-268624.234 7
-209317.284 4 23578244.398
20625218.088
92581.207 7
72141.846 4 20625223.795
20864539.693
-141858.836 8
-110539.435 5 20864545.943
90 3 24 13 13 1.2345678 5 0
4 1
(AN EVENT FLAG WITH SIGNIFICANT EPOCH)
COMMENT
90 3 24 13 14 12.0000000 0 4G16G12G 9G 6
-.123456012
21124965.133
89551.30216
69779.62654 21124972.2754
23507272.372
-212616.150 7
-165674.789 5 23507288.421
20828010.354
-333820.093 6
-260119.395 5 20828017.129
20650944.902
227775.130 7
177487.651 4 20650950.363
4 2
*** ANTISPOOFING ON G 16 AND LOST LOCK
COMMENT
90 3 24 13 14 12.0000000 6 2G16G 9
123456789.0
-9876543.5
0.0
-0.5
4 2
---> CYCLE SLIPS THAT HAVE BEEN APPLIED TO
COMMENT
THE OBSERVATIONS
COMMENT
90 3 24 13 14 48.0000000 0 4G16G12G 9G 6
-.123456234
21128884.159
110143.144 7
85825.18545 21128890.7764
23487131.045
-318463.297 7
-248152.728 4 23487146.149
20817844.743
-387242.571 6
-301747.22925 20817851.322
20658519.895
267583.67817
208507.26234 20658525.869
4 3
*** SATELLITE G 9 THIS EPOCH ON WLFACT 1 (L2)
COMMENT
*** G 6 LOST LOCK AND ON WLFACT 2 (L2)
COMMENT
(INVERSE TO PREVIOUS SETTINGS)
COMMENT
----|---1|0---|---2|0---|---3|0---|---4|0---|---5|0---|---6|0---|---7|0---|--8|
+-----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A8
|
|
NAVIGATION MESSAGE FILE - EXAMPLE
|
+-----------------------------------------------------------------------------+
----|---1|0---|---2|0---|---3|0---|---4|0---|---5|0---|---6|0---|---7|0---|--8|
2
N: GPS NAV DATA
XXRINEXN V2.0
AIUB
12-SEP-90 15:22
EXAMPLE OF VERSION 2 FORMAT
.1676D-07
.2235D-07 -.1192D-06 -.1192D-06
.1208D+06
.1310D+06 -.1310D+06 -.1966D+06
.133179128170D-06 .107469588780D-12
552960
6
6 90
8 2 17 51 44.0 -.839701388031D-03
.910000000000D+02 .934062500000D+02
.484101474285D-05 .626740418375D-02
.409904000000D+06 -.242143869400D-07
.111541663136D+01 .326593750000D+03
.307155651409D-09 .000000000000D+00
.000000000000D+00 .000000000000D+00
.406800000000D+06
13 90 8 2 18 59 60.0 .490025617182D-03
RINEX VERSION / TYPE
PGM / RUN BY / DATE
COMMENT
ION ALPHA
ION BETA
39 DELTA-UTC: A0,A1,T,W
LEAP SECONDS
END OF HEADER
-.165982783074D-10 .000000000000D+00
.116040547840D-08 .162092304801D+00
.652112066746D-05 .515365489006D+04
.329237003460D+00 -.596046447754D-07
.206958726335D+01 -.638312302555D-08
.551000000000D+03 .000000000000D+00
.000000000000D+00 .910000000000D+02
.204636307899D-11
297
.000000000000D+00
.133000000000D+03 -.963125000000D+02 .146970407622D-08 .292961152146D+01
-.498816370964D-05 .200239347760D-02 .928156077862D-05 .515328476143D+04
.414000000000D+06 -.279396772385D-07 .243031939942D+01 -.558793544769D-07
.110192796930D+01 .271187500000D+03 -.232757915425D+01 -.619632953057D-08
-.785747015231D-11 .000000000000D+00 .551000000000D+03 .000000000000D+00
.000000000000D+00 .000000000000D+00 .000000000000D+00 .389000000000D+03
.410400000000D+06
----|---1|0---|---2|0---|---3|0---|---4|0---|---5|0---|---6|0---|---7|0---|--8|
+-----------------------------------------------------------------------------+
|
TABLE A9
|
|
METEOROLOGICAL DATA FILE - EXAMPLE
|
+-----------------------------------------------------------------------------+
----|---1|0---|---2|0---|---3|0---|---4|0---|---5|0---|---6|0---|---7|0---|--8|
2
METEOROLOGICAL DATA
XXRINEXM V9.9
AIUB
22-APR-93 12:43
EXAMPLE OF A MET DATA FILE
A 9080
3
PR
TD
HR
90
90
90
3 24 13 10 15
3 24 13 10 30
3 24 13 10 45
987.1
987.2
987.1
10.6
10.9
11.6
RINEX VERSION / TYPE
PGM / RUN BY / DATE
COMMENT
MARKER NAME
# / TYPES OF OBSERV
END OF HEADER
89.5
90.0
89.0
----|---1|0---|---2|0---|---3|0---|---4|0---|---5|0---|---6|0---|---7|0---|--8|
298