GNSS原始数据相关-1

参考文献：GNSS原始数据解码为 RINEX 标准数据格式及数据质量分析

与接收机无关的数据交换格式RINEX(The Receiver Independent Exchange Format)文件是GNSS测量领域中一种广为使用的数据格式，而GPS接收机转换得到的数据是原始的二进制数据流，无论何种接收机，将其特有的数据格式转换为RINEX格式对于观测数据的通用性、可分析性都有着重要而实际的意义。

1、原始数据介绍

原始电文主要包含定位所需的观测电文和导航电文，通常以晦涩二进制码传输。原始电文的二进制格式根据所使用的主板的不同而各异。

2、RINEX文件介绍与生成

RINEX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形式存储数据，数据记录格式与接收机的制造厂商和具体型号无关。RINEX格式定义了6种不同类型的数据文件，其中观测数据、导航电文在进行数据处理分析时通常是必需的。

参考：https://blog.csdn.net/qq_32109917/article/details/113360452

目前RINEX 3是最新的RINEX格式标准，将文件格式精简为观测数据文件、导航(星历)文件和气象数据文件三种，并能够更好地提供对多卫星系统的支持。

RINEX文件编码依旧只采用了ASCII字符。

在新标准的观测文件和导航文件中，即可以包含单一卫星系统的数据，也可以包含来自不同卫星系统的混合数据。文件所包含的卫星系统依然可以通过文件名进行区分。

命名方式

新的RINEX格式抛弃了以往的文件扩展名中加入观测年份的特点，只包含两种扩展名：

a、.rnx表示标准的RINEX文件；

b、.crx表示压缩过的Compact RINEX格式。

新的RINEX文件命名方式为：

解释：

<SITE>为四个字符的观测站点名；

<RN>:为接收机的编号；

<CRC>:为三位ISO 3166-1标准的国家和地区代码，标识站点位置；

<S>:为数据源，即数据来源于接收机（R）还是数据流（S);

<YEARDOYHRMN>:为观测开始时刻：年、年积日、时、分；

<LEN>:为观测时段的长度；

<FRQ>:为观测时的采样间隔或采样频率(星历文件无此项)；

<ST>:为包含的卫星系统和数据类型，第一位表示卫星系统(M,G,R,C,E,J,I);第二位为数据类型，即观测文件(0)、导航文件(N)或气象文件(M);

<FMT>为扩展名，扩展名只有两种：rnx或crx。

文件名示例：

ALGO00CAN_R_20170420000_01D_30S_MO.rnx 表示数据是来自加拿大的 ALGO 站 0 号接收机，于 2017 年第 42 日 0 点开始观测的，时长 1 天，采样间隔为 30 秒的多系统混合观测数据；
BJFS00CHN_S_20170420100_15M_01S_GO.rnx 表示数据是来自中国的 BJFS 站 0 号接收机的实时数据流，观测开始于 2017 年第 42 日 1 点，时长为 15 分钟，采样间隔 1 秒的 GPS 观测数据；
ALGO00CAN_R_20170420100_01H_05Z_MO.crx 表示数据是来自加拿大的 ALGO 站 0 号接收机，于 2017 年第 42 日 1 点开始观测的，时长 1 小时，采样间隔为 5 Hz 的多系统混合 Compact RINEX 观测数据；
ALGO00CAN_R_20170420000_01D_MN.rnx 表示数据是来自加拿大的 ALGO 站 0 号接收机，于 2017 年第 42 日 0 点开始观测，时长 1 天的多系统混合的导航数据；
BRDC00IGS_R_20170420000_01D_MN.rnx 表示数据来自 IGS，由 IGS 合并生成的包含多系统所有可用卫星的混合导航数据；
ALGO00CAN_R_20170420000_01D_RN.rnx 表示数据是来自加拿大的 ALGO 站 0 号接收机，于 2017 年第 42 日 0 点开始观测，时长 1 天的 GLONASS 系统的导航数据；
DAVS00ATA_R_20170420000_01D_30S_MM.rnx 表示数据来自南极洲 DAVS 站 0 号接收机，于 2017 年第 42 日 0 点开始观测，时长为 1 天的混合气象数据。

观测文件结构

在新定义的观测文件中，每个文件只能包含一个站点某一时段的数据。该文件依旧由文件头部分和数据部分组成，文件头部分每行依然只包含80列，其中第61~80列部分为信息标识。但对于观测文件的数据部分，已经不在对每行的字符数进行限制了。

文件头信息部分

文件头信息区无甚大变化，其特点为：

每行依然为 80 列；
从第一行开始，至包含 “END OF HEADER” 标志行结束；
每行前 60 列包含信息，第 61 至 80 列标志信息类型；
包含 “COMMENT” 标志的行表示注释；
注释可以出现在信息区或数据区；
观测类型标识由 “TYPE OF OBSERV” 变为 “OBS / TYPES”；
观测类型由两个字符增加为三个字符。
数据部分

最大的变化在数据区，其特点为：

每行数据不再限制；

第一部分为历元/卫星数标识，以">"开头；

历元/卫星部分指明观测的时刻、卫星数量；

第二部分为观测值；

观测值部分首先标识卫星号，然后给出该卫星的各项观测值。观测值的顺序以文件头的信息为准；

若某一项观测值缺失，则数据部分为空白。

导航文件结构

导航文件亦经过了较大的改变。以往的导航数据文件只能包含单个卫星系统的轨道信息，但新的导航文件可以包含混合的卫星系统的轨道数据。

文件头信息部分

文件头信息特点：

每行依然为80列；

文件第一行增加了卫星系统标识；

从第一行开始，至包含"END OF HEADER"标志行结束；

每行前60列包含信息，第61至80列标志信息类型；

包含”COMMENT“标志的行标识注释；

注释可以出现在信息区或数据区。

数据部分

数据区特点：

每行依然为 80 列；
可以从接收机中导出，亦可以从互联网下载；
第一部分为卫星号、发布时刻、卫星钟参数；
之后以广播轨道 1 到 7 的方式给出卫星的轨道根数；
广播轨道每 2h 更新一次。

格式转换程序

RINEX 3 数据格式与较旧的 RINEX 2 数据格式之间的格式转化程序主要有 RINEX Converter、GNSS Converter 和 GFZRNX 等。详情可移步之前的文章：常用的 RINEX 版本格式转换程序整理。

2018 年 11 月 23 日，IGS 发布了 RINEX 3 的最新标准：RINEX 3.04。该版本实现了对 GPS、GLONASS、BDS、Galileo、QZSS 和 IRNSS 等导航卫星系统的所有已公开信号的支持，包括北斗-3 和 QZSS-2 等。GFZRNX 程序在 2018 年 12 月 21 日之后发布的版本已支持 RINEX 3.04。