1、北斗卫星导航系统设计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/T 61072000 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/T 110141989 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
2、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/T 61072000中第2章和GB/T 110141989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
3、特率：4800115200 bps，可根据需要设定，默认值为115200 bps； 数据位：8 bit（d7=0）； 停止位：1 bit； 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0D13回车-语句定界符结束0A10换行$2436参数语句定界符开始*2A42和校验字段定界符,2C44字段定界符5C92预留5E94用十六进制表示的编码定界符7E126预留7F127预留3.3.1.2 有效字符有效字符集包括所有可印刷的ASCII字符（HEX2
4、0到HEX7F），但定义为预留字符者除外。3.3.1.3 非定义字符没有定义成“预留字符”和“有效字符”的ASCII字符，任何时候都不应该发送。3.3.1.4 字符符号当用个别字符定义测量单位、说明数据字段类型和语句类型等内容时，应依据注释解释这些字符。3.3.2 字段字段由位于两个适当的定界字符之间的一串有效字符，或是没有字符（空字段）组成。3.3.2.1 地址段3.3.2.1.1 概述地址段是一条语句中的第一个字段，它跟在定界符“$”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
5、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BD北斗导航定位系统（BDS）GP全球定位系统（GPS-global positioning system）GN全球导航卫星系统（GNSS-global navigation satellite system）GLGLONASS系统GA伽利略系统CC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。
6、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ZDAUTC时间、日期和本地时区等信息ZTI用户设备
7、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SCSR
8、DSS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
9、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=00
10、071.1000=71）定长数字xxx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aaa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
11、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U固定长度字段
12、：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
13、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（09，AF）。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
14、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）：$，*。a） 参数语句：参数语句是数据接口最常用的语句，其基本格式：$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
15、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：$CCBDQ，GGA*hh注：此句表示请求者“CC”（计算机）请求BD-2用户设备输出GGA语句。c） 专用语句：用户可通过专用语句对接
16、口协议进行扩展，用于设备测试或传输专用数据。专用语句格式：$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AZ；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
17、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1 s。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“*”
18、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。3.4.2 RNSS
19、语句格式3.4.2.1 AAM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：$-AAM,A,Ax.x,u,c-c*hh表5AAM语句格式说明编号含义取值范围单位备注1状态A/V-A进入到达圈V未进入到达圈2状态A/V-A通过航路点的垂线V未通过航路点的垂线3到达圈半径-距离目标航路点距离4半径单位K/M-5航路点标识符a-长度不大于20字节本字段可以传输汉字。传输汉字时，则该字段传输内容为计算机内码，每一个汉字16bit，高位在前。注：“-”表示本项内容不做表述或规定。 注1：双向语句指用户设备可以接收或发送
20、的语句。 注2：为方便对格式各字段含义进行说明，编号从格式中的类型标识后的第一个字段进行依次编号，至校验和前一个字段结束。 注3：“”表示本项内容不做描述或规定。 注4：本字段可以传输汉字，传输汉字时，则该字段传输内容为计算机内码，每个汉字16bit，高位在前。3.4.2.2 ALM功能描述：双向语句。描述卫星历书数据。用户设备收到本语句后，以本语句内容设置初始化卫星历书数据；用户设备输出本语句时，用于描述用户设备接收的卫星历书数据。本语句包含了卫星星期计数、卫星健康状态和一颗卫星的完整历书数据，每颗卫星传送一条。如果传送BD、GPS、Galileo等卫星历书数据，分别使用ALM语句，用标识符
21、BD表示传送BD卫星历书数据，用GP表示传送GPS卫星历书数据，用GA表示传送Galileo卫星历书数据等，见表6。GN标识符不应当与本语句一起使用。格式如下：$-ALF,x.x,x.x,cc,xxx,hh,hhh,hhhhh,hh,hhhh,hhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhh,hhh*hhh表6ALM语句格式说明编号含义取值范围单位备注1语句总数-2语句号-3卫星类别BD/GPBD-BD-2卫星GP-GPS卫星4卫星PRN号-5星期计数注-6卫星健康状态-7偏心率e-8星历基准时间toa-秒-9轨道倾角改正量&i-10赤经率-/秒-11半长轴平方根-米
22、1/2-12近地点角-13升交点经度0-14平近点角M0-15时钟参数af0-秒-16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17 bit，则在本要求中以5个ASCII码表示；如时钟参数a0长11 bit（补码），则在本要求中以3个ASCII码表示。3.4.2.3 ALF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
23、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| | | | | | | | | | | | | | | | |$-ALF,x.x,x.x,cc,xxx,hh,hhh,hhhhh,hh,hhhh,hhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhhhhh,hhh,hhh*hh表7ALF语句格式说明编号含义数据类型取值范围单位备注1语句总数变长数字-2语句号变长数字-3卫星类别定长字符BD/GPBD-BD-2卫星GP-GPS卫星4卫星号定长数字-5星期计数注定长ASCII码表示-6卫星健康状态定长ASCII码表示-7偏心率
24、e定长ASCII码表示-8星历基准时间toa定长ASCII码表示-秒-9轨道倾角改正量&i定长ASCII码表示-10升交点经度变化率定长ASCII码表示-/秒-11半长轴平方根定长ASCII码表示-米1/2-12近地点幅角定长ASCII码表示-13升交点经度0定长ASCII码表示-14平近点角M0定长ASCII码表示-15时钟参数a0定长ASCII码表示-秒-16时钟参数a1定长ASCII码表示-秒/秒-17校验和校验和00FF- 表中星期计数等历书参数以十六进制的ASCII码符号表示。对于BD-2历书数据，取值范围及比例因子参见卫星系统与应用系统（RNSS）接口控制文件（2.0版），具体表示
25、方法示例：如接口控制文件中规定偏心率e长度为17 bit，则在本要求中以5个ASCII码表示；如时钟参数a0长11 bit（补码），则在本要求中以3个ASCII码表示。3.4.2.4 APL功能描述：双向语句。描述完好性保护门限。用户设备收到本语句后，以本语句内容设置本机完好性保护门限；输出本语句时，用于描述本机当前完好性保护门限，见表8。格式如下：$-APL,hhmmss.ss,x.x,u,x.x,u,x.x,U*hh表8APL语句格式说明编号含义取值范围单位备注1UTC时间-时/分/秒-2水平保护门限-3单位M米-4垂直保护门限-5单位M米-6空间保护门限-7单位M米-3.4.2.5 CO
26、M功能描述：输入语句。设置用户设备串口参数，见表9。格式：$-COM,x.x,x.x,x*hh表9COM语句格式说明编号含义取值范围单位备注1波特率取值范围为：4800、9600、38400、1152002数据位83停止位14奇偶校验00-无3.4.2.6 DHV功能描述：速度类导航信息，见表10。格式：$-DHV,hhmmss.ss,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,x.x,U*hh表10DHV语句格式说明编号含义取值范围单位备注1定位时间（UTC时间）-时/分/秒-2速度-3X轴速度-4Y轴速度-5Z轴速度-6地速-7最大速度-8平均速度-9全程平均速度-10有效速度-11速度单位K-Km/h,推荐使用3.4.2.7 GBS功能描述：输出语句。描述GNSS卫星故障检测。本语句用于支持
