RTCM-3.X信息类型增补与多信号信息

天硕导航技术团队  2022年6月2日

继上一篇文章对RTCM的大致介绍之后，本文将着重描述一下目前RTCM3.X版本的新增补充情况以及其中尤为重要的多信号信息。


RTCM3 Change Description

随着新技术与新GNSS（包括在运行与计划中的新系统）的增添，旧的标准协议已无法以有效的方式支持最严格的应用需求，所以添加了新的消息类型来适应新的信息与技术。

RTCM版本3作为RTCM标准当前且不断发展的版本，将消息与相关数据组合在一起，而不是发送单独的消息。

根据官方发布的RTCM STANDARD， RTCM-3.X的几个版本陆续添加了如下重要的消息类型：

3.1版本新增：GPS 网络RTK，GPS星历信息（1019），GLONASS星历信息（1020），状态空间表示（SSR，PPP）信息（1057-1068）

3.2版本新增：多信号消息（MSM， GPS MSM 1071-1077， GLONASS MSM 1081-1087， Galileo 1091-1097）， GLONASS偏差信息（1230）， Galileo F/NAV星历信息（1045）， QZSS星历信息（1044）， BDS MSM（1121-1127）， QZSS MSM（1111-1117）

3.3版本新增：BDS星历信息（1042），Galileo I/NAV星历信息（1046），SBAS MSM（1101-1107）

RTCM-3的各个版本均扩展增添了星历表信息，提供轨道更新，可以用于更快的锁定信号。

最先在RTCM-3.1扩展了GPS与GLONASS星历表，后续在RTCM-3.2与3.3对Galileo、QZSS与北斗的星历做了补充。

3.2版本引入了全新的消息类型，多信号消息（Multiple Signal Messages，简称MSM），下文会做单独介绍说明。

另外加入了一个很重要的GLONASS 偏差信息，是提供GLONASS服务的GNSS接收机的制造商在建模进行修复模糊度等环节的关键信息。根源上因为GLONASS使用频分复用（FDMA）来区分每颗卫星信号的方式与GPS使用的码分复用（CDMA）不同，会产生一定的异频偏差，本文暂不做过多说明。

RTCM-3.X版本新增消息类型详表参考

Multiple Signal Messages (MSM)

在新的GNSS系统及信号的加入的情况下，大量的GNSS信号及观测数据以专有格式出现，以往通过RINEX-3转换实现兼容性的方式已不具备有效的实时互操作性。已经标准化的 GPS 和 GLONASS RTCM-3 消息仅限于L1和L2频段，且每个频段仅包含一个信号，无法有效的扩展到其他的GNSS系统与其他的信号。

RTCM-3.2增加了MSM（Multiple Signal Messages，多信号电文组），实现了与RINEX-3的最大兼容性，用来取代RTCM3已有的一些电文信息（如MT1001-1004，MT1009-1012），用更加通用的方式来传递观测信息，使编码与解码更加便捷灵活，且提供了更好的扩展性。

以GPS的1004（GPS L1和L2 码、相位和模糊度以及载噪比）为例，只能播发L1C/A、L1C、L2C其中一种，而MSM则可以包含全部的频段信号。而北斗系统的信息更是在RTCM-3.2推出MSM后才得以支持。在如今多星座多频点的应用模式中，MSM已成为如今的首选，除非有带宽限制或使用老旧机器的情况下才会使用像1001-1004与1009-1012这种应该淘汰的电文信息。

另外，在差分定位时，基站可以播发卫星系统全部频段的信息，而移动站往往会支持其中一种被制造商优先选择的频段，如北斗往往会优先选择B2a。

多信号电文信息（MSM）是有不同种类的，以GPS MSM为例包含的信息分别如下： 

其中信息类型编号前三位107表示GPS，108表示GLONASS，109表示GALILEO，111表示QZSS，112表示BDS；最后一位表示数据类型的内容种类MSM：1~7。

MSM分为压缩消息和完整消息，类似于当前的RTCM方法（如1003和1004，或1011和1012）。

其中MSM1-MSM5是标准精度消息，MSM2 仅包含载波观测，在处理低带宽数据链路和高速传输时提供了更大的灵活性。 例如，基准站可以以尽可能高的速率发送 MSM2，同时不时插入 MSM3 或 MSM4 消息以提供额外的伪距和载噪比 (CNR) 数据，这些数据通常并不需要高频率。而MSM6和MSM7是高精度消息，包含与MSM4和MSM5相同的字段，但其精度更高。

对于这六种MSM，引入时的应用预期可总结如下：
 

6种MSM引用的预期情况 （表格参考：RTCM STANDARD 10403.3）