一文搞懂导航电文

一文搞懂导航电文（以Rinex3.04为例）

一.什么是Rinex

RINEX（Receiver Independent Exchange Format/与接收机无关的交换格式）是一种在GPS测量应用中普遍采用的标准数据格式。该格式采用文本文件存储数据，数据记录格式与接收机的制造厂商和具体型号无关。

二.Rinex格式文件的下载方式

附上网址：
1.ftp://nfs.kasi.re.kr/ 与igs内容差不多，部分会缺，在电脑文件管理器中打开即可；

2.http://www.csno-tarc.cn/datacenter/ephemeris 选择广播星历下载即可，可选择日期，打开链接的方式同上；

3.cddss官网下载(不建议)，需注册，下载比较繁琐；

(注：美国出于信息安全的考虑，关闭了所有通过ftp下载igs,cddss上的数据的途径，网上搜索下载Rinex格式文件的网站是会看到很多ftp链接里带有igs,cddss的，作者试过全都打不开)

4.https://igs.org/formats-and-standards/ 下载Rinex各版本格式说明文件，根据需要下载即可。

三.Rinex导航电文内容说明

Rinex格式的导航电文分为文件头和数据两部分，我们分别进行介绍：

（一）文件头

我们先看看Rinex3.04版本的说明文档中对文件头格式的说明：

我们发现图表的最后一列有一列FORMAT,这里的FORMAT指【FORTRAN 95/2003标准中的读写格式定义】

具体有：

• An: 表示以n个字符宽度输出字符串
• Fn.m: 表示以n个字符宽输出浮点数，小数点后占m个字符宽度
• In[.m]: 表示以n个字符宽输出整数，至少输出m位数字（不足以“0”补齐），方括号表示可选，In表示输出占n个字符宽的整数，即n位整数，不足也不需以“0”补齐
• nX: 表示向右跳过n个字符的宽度
• Tn: 表示输出位置移动到本行第n列

例如F9.2.11X就指表示以9个字符宽输出浮点数，小数点后占2个字符宽度，且向右跳过11个字符的宽度.

在了解了格式之后我们给出一个Rinex格式的文件的文件头结合上图介绍：

     3.04           N: GNSS NAV DATA    M: MIXED            RINEX VERSION / TYPE
ssrcrin-13.7.0x                         20220101 000000 UTC PGM / RUN BY / DATE 
                                                            END OF HEADER       

先看第一行，“RINEX VERSION / TYPE”说明第一行写的是Rinex格式的版本和该文件的类型，”3.04”说明该文件是3.04版本的，我们想要读懂它就需要看Rinex304的说明文档，“N: GNSS NAV DATA”说明这是文件存的是导航电文数据，“M: MIXED”说明该文档存有多个导航系统的数据；

第二行“PGM / RUN BY / DATE”给出了创建当前文件的程序的名称是ssrcrin-13.7.0x，没有写创建当前文件的机构的名称，创建当前文件的时间是20220101 000000，格式是”yyyymmdd hhmmss”,采用的时间是”UTC”时间，即协调世界时；

第三行“END OF HEADER”说明文件头结束。

（二）数据

下图是Rinex3.04版本的说明文档中对数据格式的说明：

我们结合一颗GPS卫星的数据进行分析：

G24 2022 01 01 02 00 00 2.766801044345E-04 7.958078640513E-13 0.000000000000E+00
     7.200000000000E+01-5.281250000000E+00 5.369152218170E-09 7.382124868389E-01
    -3.110617399216E-07 1.224164501764E-02 7.973983883858E-06 5.153692775726E+03
     5.256000000000E+05-8.381903171539E-08 2.017266027501E+00 1.136213541031E-07
     9.341236686746E-01 2.133437500000E+02 7.961493677997E-01-8.411778955786E-09
    -7.186013612025E-10 1.000000000000E+00 2.190000000000E+03 0.000000000000E+00
     2.000000000000E+00 0.000000000000E+00 2.328306436539E-09 7.200000000000E+01
     5.184180000000E+05 4.000000000000E+00

解算卫星在WGS-84坐标系的坐标的参数有：

$$t_{oe} 星历参考时间$$ $$\sqrt{A}卫星轨道半长轴A的平方根$$ $$e卫星轨道偏心率$$ $$i_0轨道倾角$$ $$\varOmega _0周内时为0时的轨道升交点赤经$$ $$\omega近地点角距$$ $$M_0平近点角$$ $$\varDelta _n卫星平均角速度校正值$$ $$\dot{i}轨道倾角的变化率$$ $$\varOmega轨道升交点赤经的变化率$$ $$C_{uc}升交点角距余弦调和校正振幅$$ $$C_{us}升交点角距正弦调和校正振幅$$ $$C_{rc}轨道半径余弦调和校正振幅$$ $$C_{rs}轨道半径正弦调和校正振幅$$ $$C_{ic}轨道倾角余弦调和校正振幅$$ $$C_{is}轨道倾角正弦调和校正振幅$$

G24是卫星编号,后面4个数据分别是Toc、卫星钟差、卫星钟漂、卫星钟漂变化率,第二行是第二行4个数据分别是IODE、Crs、Δ n和M0，并在后面标好了单位，如Crs的单位是(meters)米，M0的单位是(radians)弧度。之后各行的数据对照官方文档一一对应即可。

四.总结

导航电文不难看懂，难的是耐下心来对照官方说明文档搞懂各行各个数据的意义，在读懂了导航电文的含义后，接下来的步骤就是解算卫星在WGS-84坐标系下的的坐标，我会在之后的文章中介绍。本文章仅代表个人观点和看法，难免会有错误和疏漏，如有错误希望大家可以和我指出ღ( ´･ᴗ･` )。

五.计算程序

计算部分按公式一步步推就行了，作者很懒，详细的步骤就不给出了，值得一提的是树上给的公式和常量很多是错的，所以建议根据PPT上的公式进行程序的编写，需要详细步骤的我推荐一下这篇文章：https://blog.csdn.net/tyst08/article/details/102462810，公式都是正确的，写的很详细很不错，可以一步步跟进编写。