RINEX 3 格式简介

RINEX 3 是最新的 RINEX 格式标准。与之前的版本相比,新的标准对之前的文件类型做了较大幅度的修改,将文件格式精简为观测文件、导航文件和气象文件三种,并能够更好地提供对多卫星系统的支持。目前 IGS 的 MGEX 项目已经大量使用该格式。

尽管新的 RINEX 3 标准目前还未得到广泛应用,但可想而知,未来必属于新生事物。RINEX 3.03 发布于 2015 年 7 月,本文修改自我在阅读 RINEX 3.03 格式说明时所做的笔记,总结了 RINEX 3 标准最主要的修改与特色。

文件类型

与以前相同的是,RINEX 文件编码依旧只采用了 ASCII 字符。但新的 RINEX 格式标准精简了文件类型,对诸如 GPS 系统星历、GLONASS 系统星历等相似的文件类型进行了合并。合并后,只剩下 3 种文件类型:

  • 观测数据文件;
  • 导航(星历)文件;
  • 气象数据文件。

在新标准的观测文件和导航文件中,既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 格式抛弃了以往在文件扩展名中加入观测年份的特点,只包含两种扩展名:.rnx 表示标准的 RINEX 文件;.crx 表示压缩过的 Compact RINEX 格式。个人认为这个改动非常好,统一的后缀名更易于被操作系统、文本编辑器和人类识别。新的 RINEX 文件命名方式为:

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<SITE><RN><CRC>_<S>_<YEARDOYHRMN>_<LEN>_<FRQ>_<ST>.<FMT>

文件名各部分释义:

  • <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(O)、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 至 80 列部分为信息标识。但对于观测数据文件的数据部分,已经不在对每行的字符数进行限制。

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:

  • 每行列数不再限制;
  • 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” 标志的行表示注释;
  • 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。

格式转化程序

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

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