The Extended Standard Product 3 Orbit Format (SP3-c) 2002

2018-4-25 22:43:45 来源: IGS 发布人:
 
   

          The Extended Standard Product 3 Orbit Format (SP3-c)

                          (5 September 2002)



                             Steve Hilla
                      National Geodetic Survey
                    National Ocean Service, NOAA
                  Silver Spring, MD 20910-3282, USA


                             INTRODUCTION

     The original Standard Product 3 format (SP3-a) was proposed in
(Remondi, 1989) and modified and adopted in (Remondi, 1991). The SP3 format
is similar to the original NGS Standard Product 1 format described in
(Remondi, 1989 and 1985) but includes additional information:  satellite
clock corrections, orbit accuracy exponents, comment lines, the GPS week and
seconds of week associated with the first epoch, and a more flexible header
structure.

In 1998, W. Gurtner and M. Rothacher defined an SP3-b format to allow for
the combination of GPS orbits and GLONASS orbits (see IGEX Mail 0042, 27-
Oct-1998).  All of these SP3-b modifications were backwards compatible with
SP3-a, with the exception of the satellite identification labels -- which
were changed from an I3 field to an A1,I2 field to accommodate both GPS and
GLONASS identifiers in a manner similar to RINEX files (Gurtner, 2000).

At the 2000 International GPS Service (IGS) Analysis Center Workshop held at
the U.S. Naval Observatory, it was suggested to modify the SP3 format still
further so that orbit files distributed by the IGS could include some type
of clock accuracy information, and so that separate accuracy information
would be available for the observed versus predicted parts of the IGS ultra-
rapid orbit files.  Rather than just putting two sets of accuracy exponents
in the header (one for the observed part and one for the predicted part) it
was decided instead to put accuracy information at each epoch (for X, Y, Z,
and satellite clock correction).  Since the original SP3-a and SP3-b formats
were only 60 columns wide, this additional information was easily added
using columns 61 through 80 in each Position and Clock Record.  This was
done in such a way as to remain mostly backwards compatible with SP3-a.  As
comments were collected from the IGS (orbit) Analysis Centers, additional
ideas emerged.  It was suggested that a clock event flag be added in column
75 (as currently done by some groups) to denote events like a clock swap on
a satellite.  It was also suggested to add an orbit event flag, to denote
cases where it was known that a satellite went through some type of orbit
maneuver.  It was also suggested that clock prediction and orbit prediction
flags be added.  Finally, for the purposes of computing user range errors
more accurately for each satellite, it was suggested to add correlation
information between the satellite coordinates and the satellite clock
correction.  These ideas were discussed further at the 2002 IGS Network,
Data, and Analysis Center Workshop held in Ottawa (Hilla, 2002).

All of these suggestions have been incorporated in this new SP3-c format. 
As a result, there can now be as many as three different sets of satellite
position accuracy indicators in an SP3-c file.  The first set, the original
accuracy exponents in the header, have been kept in SP3-c to maintain
backwards compatibility with the SP3-a format and with existing GPS
processing software.  These exponents are interpreted as 2**nn millimeters.
A zero exponent means the accuracy is unknown. The quoted orbit error should
represent one standard deviation and be based on the orbital error in the
entire file for the respective satellite.  The second set, in columns 62
through 69 of the Position and Clock Record, represent the standard
deviation of each position component (X, Y, and Z) at that epoch, in
millimeters.  These are also exponents but use a floating-point base (for
example, 1.25**nn) to achieve better resolution for the standard deviations.
A zero exponent here represents a 1 millimeter standard deviation. Blank
spaces mean the standard deviation is unknown.  These first two sets of
standard deviations are expected to be present in all SP3-c files.

A third set of standard deviations can be found in the optional Position and
Clock Correlation Record (the EP record).  This optional record was added to
provide high precision users with the correlation coefficients between the
X, Y, Z, and satellite clock correction values.  In order to be able to
construct the full 4-by-4 covariance matrix for a satellite at an epoch,
without any loss of precision, the standard deviations for the X, Y, and Z
position components are given here to full millimeter precision using a
range of 1 to 9999 millimeters.  Blank spaces mean a standard deviation or a
correlation coefficient is unknown (blanks would probably only occur for the
clock information, unless the EP records were being used to store only
standard deviations, or only correlation coefficients).

In this document the format fields for the SP3-c format are defined.  These
include all of the changes made for SP3-b.  The fields that are defined as
"blanks" are reserved fields which must remain blank.  All times referred to
in this document are in either GPS Time or Coordinated Universal Time (UTC),
even when they are represented as Gregorian Dates or Modifed Julian Dates. 
In SP3-c, the Time System for the file (GPS or UTC) is now specified in the
header on line thirteen. The information to convert between GPS Time and
Coordinated Universal Time (i.e., the leap seconds and the fractional error
in GPS Time) are not provided as part of the SP3-c format.  The basic format
of an SP3 file is a header, followed by a series of epoch times, followed by
a series of position and clock records for each satellite. A second,
optional record contains satellite velocities and the clock correction
rate-of-change.  The Position Record Flag, P, in line one indicates that no
velocities are included.  The Velocity Record Flag, V, in line one indicates
that at each epoch, for each satellite, an additional satellite velocity and
clock rate-of-change has been computed.  SP3-c adds two more optional
records: a Position and Clock Correlation Record, and a Velocity and Clock
Rate-of-Change Correlation Record.


     Standard Product #3 ASCII SP3 Format Version "c".

     Columns             Description        Example             Format
     -----------------   -----------------  -----------------   ---------

     SP3 First Line

     Columns 1-2         Version Symbol     #c                  A2
     Column  3           Pos or Vel Flag    P or V              A1
     Columns 4-7         Year Start         2001                I4          
     Column  8           Unused             _                   blank
     Columns 9-10        Month Start        _8                  I2
     Column  11          Unused             _                   blank 
     Columns 12-13       Day of Month St    _8                  I2
     Column  14          Unused             _                   blank
     Columns 15-16       Hour Start         _0                  I2
     Column  17          Unused             _                   blank
     Columns 18-19       Minute Start       _0                  I2
     Column  20          Unused             _                   blank 
     Columns 21-31       Second Start       _0.00000000         F11.8
     Column  32          Unused             _                   blank
     Columns 33-39       Number of Epochs   ____192             I7
     Column  40          Unused             _                   blank
     Columns 41-45       Data Used          ____d               A5
     Column  46          Unused             _                   blank
     Columns 47-51       Coordinate Sys     ITR97               A5
     Column  52          Unused             _                   blank
     Columns 53-55       Orbit Type         FIT                 A3
     Column  56          Unused             _                   blank
     Columns 57-60       Agency             _NGS                A4


     SP3 Line Two

     Columns 1-2         Symbols            ##                  A2
     Column  3           Unused             _                   blank
     Columns 4-7         GPS Week           1126                I4
     Column  8           Unused             _                   blank
     Columns 9-23        Seconds of Week    259200.00000000     F15.8
     Column  24          Unused             _                   blank
     Columns 25-38       Epoch Interval     __900.00000000      F14.8
     Column  39          Unused             _                   blank
     Columns 40-44       Mod Jul Day St     52129               I5
     Column  45          Unused             _                   blank
     Columns 46-60       Fractional Day     0.0000000000000     F15.13


     SP3 Line Three

     Columns 1-2         Symbols            +_                  A2
     Column  3-4         Unused             __                  2 blanks
     Columns 5-6         Number of Sats     26                  I2
     Column  7-9         Unused             ___                 3 blanks
     Columns 10-12       Sat #1 Id          G01                 A1,I2
     Column  13-15       Sat #2 Id          G02                 A1,I2
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #17 Id         G21                 A1,I2
               



     SP3 Line Four
    
     Columns 1-2         Symbols            +_                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #18 Id         G23                 A1,I2
     Columns 13-15       Sat #19 Id         G24                 A1,I2
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #34 Id         __0                 A1,I2


     SP3 Line Five

     Columns 1-2         Symbols            +_                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #35 Id         __0                 A1,I2
     Columns 13-15       Sat #36 Id         __0                 A1,I2
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #51 Id         __0                 A1,I2


     SP3 Line Six

     Columns 1-2         Symbols            +_                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #52 Id         __0                 A1,I2
     Columns 13-15       Sat #53 Id         __0                 A1,I2
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #68 Id         __0                 A1,I2


     SP3 Line Seven

     Columns 1-2         Symbols            +_                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #69 Id         __0                 A1,I2
     Columns 13-15       Sat #70 Id         __0                 A1,I2
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #85 Id         __0                 A1,I2


     SP3 Line Eight

     Columns 1-2         Symbols            ++                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #1 Accuracy    __7                 I3
     Columns 13-15       Sat #2 Accuracy    __8                 I3
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #17 Accuracy   __9                 I3


     SP3 Line Nine

     Columns 1-2         Symbols            ++                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #18 Accuracy   __9                 I3           
     Columns 13-15       Sat #19 Accuracy   __8                 I3
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #34 Accuracy   __0                 I3


     SP3 Line Ten

     Columns 1-2         Symbols            ++                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #35 Accuracy   __0                 I3 
     Columns 13-15       Sat #36 Accuracy   __0                 I3
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #51 Accuracy   __0                 I3


     SP3 Line Eleven

     Columns 1-2         Symbols            ++                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #52 Accuracy   __0                 I3
     Columns 13-15       Sat #53 Accuracy   __0                 I3
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #68 Accuracy   __0                 I3


     SP3 Line Twelve

     Columns 1-2         Symbols            ++                  A2
     Columns 3-9         Unused             _______             7 blanks
     Columns 10-12       Sat #69 Accuracy   __0                 I3
     Columns 13-15       Sat #70 Accuracy   __0                 I3
            *
            *
            *
     Columns 58-60       Sat #85 Accuracy   __0                 I3


     SP3 Line Thirteen

     Columns 1-2         Symbols            %c                  A2
     Column  3           Unused             _                   blank
     Columns 4-5         File Type          G_                  A2
     Column  6           Unused             _                   blank
     Columns 7-8         2 characters       cc                  A2
     Column  9           Unused             _                   blank
     Columns 10-12       Time System        GPS                 A3 
     Column  13          Unused             _                   blank
     Columns 14-16       3 characters       ccc                 A3 
     Column  17          Unused             _                   blank
     Columns 18-21       4 characters       cccc                A4
     Column  22          Unused             _                   blank
     Columns 23-26       4 characters       cccc                A4
     Column  27          Unused             _                   blank
     Columns 28-31       4 characters       cccc                A4
     Column  32          Unused             _                   blank
     Columns 33-36       4 characters       cccc                A4
     Column  37          Unused             _                   blank
     Columns 38-42       5 characters       ccccc               A5
     Column  43          Unused             _                   blank
     Columns 44-48       5 characters       ccccc               A5
     Column  49          Unused             _                   blank
     Columns 50-54       5 characters       ccccc               A5
     Column  55          Unused             _                   blank
     Columns 56-60       5 characters       ccccc               A5


     SP3 Line Fourteen

     Columns 1-2         Symbols            %c                  A2
     Column  3           Unused             _                   blank
     Columns 4-5         2 characters       cc                  A2
     Column  6           Unused             _                   blank
     Columns 7-8         2 characters       cc                  A2
     Column  9           Unused             _                   blank
     Columns 10-12       3 characters       ccc                 A3 
     Column  13          Unused             _                   blank
     Columns 14-16       3 characters       ccc                 A3 
     Column  17          Unused             _                   blank
     Columns 18-21       4 characters       cccc                A4
     Column  22          Unused             _                   blank
     Columns 23-26       4 characters       cccc                A4
     Column  27          Unused             _                   blank
     Columns 28-31       4 characters       cccc                A4
     Column  32          Unused             _                   blank
     Columns 33-36       4 characters       cccc                A4
     Column  37          Unused             _                   blank
     Columns 38-42       5 characters       ccccc               A5
     Column  43          Unused             _                   blank
     Columns 44-48       5 characters       ccccc               A5
     Column  49          Unused             _                   blank
     Columns 50-54       5 characters       ccccc               A5
     Column  55          Unused             _                   blank
     Columns 56-60       5 characters       ccccc               A5


     SP3 Line Fifteen

     Columns 1-2         Symbols            %f                  A2
     Column  3           Unused             _                   blank
     Columns 4-13        Base for Pos/Vel   _1.2500000          F10.7
                         (mm or 10**-4 mm/sec)
     Column  14          Unused             _                   blank
     Columns 15-26       Base for Clk/Rate  _1.025000000        F12.9
                         (psec or 10**-4 psec/sec)
     Column  27          Unused             _                   blank
     Columns 28-41       14-column float    _0.00000000000      F14.11
     Column  42          Unused             _                   blank
     Columns 43-60       18-column float    _0.000000000000000  F18.15


     SP3 Line Sixteen

     Columns 1-2         Symbols            %f                  A2
     Column  3           Unused             _                   blank
     Columns 4-13        10-column float    _0.0000000          F10.7
     Column  14          Unused             _                   blank
     Columns 15-26       12-column float    _0.000000000        F12.9
     Column  27          Unused             _                   blank
     Columns 28-41       14-column float    _0.00000000000      F14.11
     Column  42          Unused             _                   blank
     Columns 43-60       18-column float    _0.000000000000000  F18.15



     SP3 Lines Seventeen and Eighteen

     Columns 1-2         Symbols            %i                  A2
     Column  3           Unused             _                   blank
     Columns 4-7         4-column int       ___0                I4
     Column  8           Unused             _                   blank
     Columns 9-12        4-column int       ___0                I4
     Column  13          Unused             _                   blank
     Columns 14-17       4-column int       ___0                I4
     Column  18          Unused             _                   blank
     Columns 19-22       4-column int       ___0                I4
     Column  23          Unused             _                   blank
     Columns 24-29       6-column int       _____0              I6
     Column  30          Unused             _                   blank
     Columns 31-36       6-column int       _____0              I6
     Column  37          Unused             _                   blank
     Columns 38-43       6-column int       _____0              I6
     Column  44          Unused             _                   blank
     Columns 45-50       6-column int       _____0              I6
     Column  51          Unused             _                   blank
     Columns 52-60       9-column int       ________0           I9


     SP3 Lines Nineteen to Twenty two

     Columns 1-2         Symbols            /*                  A2
     Column  3           Unused             _                   blank
     Columns 4-60        Comment            CC...CC              A57  


     SP3 Line Twenty three (The Epoch Header Record)

     Columns 1-2         Symbols            *_                  A2
     Column  3           Unused             _                   blank
     Columns 4-7         Year Start         2001                I4
     Column  8           Unused             _                   blank
     Columns 9-10        Month Start        _8                  I2
     Column  11          Unused             _                   blank
     Columns 12-13       Day of Month St    _8                  I2
     Column  14          Unused             _                   blank
     Columns 15-16       Hour Start         _0                  I2
     Column  17          Unused             _                   blank
     Columns 18-19       Minute Start       _0                  I2
     Column  20          Unused             _                   blank
     Columns 21-31       Second Start       _0.00000000         F11.8


     SP3 Line Twenty four (The Position and Clock Record)
     (See example 1)

     Column  1           Symbol             P                   A1
     Columns 2-4         Vehicle Id.        G01                 A1,I2
     Columns 5-18        x-coordinate(km)   _-11044.805800      F14.6 
     Columns 19-32       y-coordinate(km)   _-10475.672350      F14.6
     Columns 33-46       z-coordinate(km)   __21929.418200      F14.6
     Columns 47-60       clock (microsec)   ____189.163300      F14.6
     Column  61          Unused             _                   blank
     Columns 62-63       x-sdev (b**n mm)   18                  I2
     Column  64          Unused             _                   blank
     Columns 65-66       y-sdev (b**n mm)   18                  I2
     Column  67          Unused             _                   blank
     Columns 68-69       z-sdev (b**n mm)   18                  I2
     Column  70          Unused             _                   blank
     Columns 71-73       c-sdev (b**n psec) 219                 I3
     Column  74          Unused             _                   blank
     Column  75          Clock Event Flag   E                   A1
     Column  76          Clock Pred. Flag   P                   A1
     Columns 77-78       Unused             __                  2 blanks
     Column  79          Maneuver Flag      M                   A1
     Column  80          Orbit Pred. Flag   P                   A1



If the user wishes to include correlation information between the position
components and the clock correction, then an optional Position and Clock
Correlation Record can be added after each Position and Clock Record.  This
record gives the standard deviations for X, Y, Z, and clock correction with
greater resolution than the approximate values given in the Position and
Clock Record.


     SP3 Line Twenty five (The Position and Clock Correlation Record)
     (See example 2)

     Columns 1-2         Symbols            EP                  A2
     Columns 3-4         Unused             __                  2 blanks
     Columns 5-8         x-sdev (mm)        __55                I4
     Column  9           Unused             _                   blank
     Columns 10-13       y-sdev (mm)        __55                I4
     Column  14          Unused             _                   blank
     Columns 15-18       z-sdev (mm)        __55                I4
     Column  19          Unused             _                   blank
     Columns 20-26       clk-sdev (psec)    ____222             I7
     Column  27          Unused             _                   blank
     Columns 28-35       xy-correlation     _1234567            I8
     Column  36          Unused             _                   blank
     Columns 37-44       xz-correlation     -1234567            I8
     Column  45          Unused             _                   blank
     Columns 46-53       xc-correlation     _5999999            I8
     Column  54          Unused             _                   blank
     Columns 55-62       yz-correlation     _____-30            I8
     Column  63          Unused             _                   blank
     Columns 64-71       yc-correlation     ______21            I8
     Column  72          Unused             _                   blank
     Columns 73-80       zc-correlation     -1230000            I8

     
 

The user can choose to include the optional Velocity and Clock
Rate-of-Change Record, V, after each Position and Clock Record.  The clock
rate-of-change units are 10**-4 microseconds/second.

     SP3 Line Twenty six  (See example 2)

     Column 1            Symbol             V                   A1
     Columns 2-4         Vehicle Id.        G01                 A1,I2
     Columns 5-18        x-velocity(dm/s)   __20298.880364      F14.6
     Columns 19-32       y-velocity(dm/s)   _-18462.044804      F14.6
     Columns 33-46       z-velocity(dm/s)   ___1381.387685      F14.6
     Columns 47-60       clock rate-chg     _____-4.534317      F14.6
     Column  61          Unused             _                   blank
     Columns 62-63       xvel-sdev          14                  I2
                         (b**n 10**-4 mm/sec)
     Column  64          Unused             _                   blank
     Columns 65-66       yvel-sdev          14                  I2
                         (b**n 10**-4 mm/sec)
     Column  67          Unused             _                   blank
     Columns 68-69       zvel-sdev          14                  I2
                         (b**n 10**-4 mm/sec)
     Column  70          Unused             _                   blank
     Columns 71-73       clkrate-sdev       191                 I3
                         (b**n 10**-4 psec/sec)
     Columns 74-80       Unused             _______             7 blanks



If the user wishes to include correlation information between the velocity
components and the clock correction rate-of-change, then a separate Velocity
and Clock Rate-of-Change Correlation Record can be added after each Velocity
and Clock Rate-of-Change Record.  This record gives the standard deviations
for the X-, Y-, Z-velocities and the clock correction rate-of-change with
greater resolution than the approximate values given in the Velocity and
Clock Rate-of-Change Record.


       SP3 Line Twenty seven - The Velocity and Clock Rate-of-Change Correlation
  Record (See example 2)

     Columns 1-2         Symbols            EV                  A2
     Columns 3-4         Unused             __                  2 blanks
     Columns 5-8         xvel-sdev          __22                I4
                         (10**-4 mm/sec)
     Column  9           Unused             _                   blank
     Columns 10-13       yvel-sdev          __22                I4
                         (10**-4 mm/sec)
     Column  14          Unused             _                   blank
     Columns 15-18       zvel-sdev          __22                I4
                         (10**-4 mm/sec)
     Column  19          Unused             _                   blank
     Columns 20-26       clkrate-sdev       ____111             I7
                         (10**-4 psec/sec)
     Column  27          Unused             _                   blank
     Columns 28-35       xy-correlation     _1234567            I8
     Column  36          Unused             _                   blank
     Columns 37-44       xz-correlation     _1234567            I8
     Column  45          Unused             _                   blank
     Columns 46-53       xc-correlation     _1234567            I8
     Column  54          Unused             _                   blank
     Columns 55-62       yz-correlation     _1234567            I8
     Column  63          Unused             _                   blank
     Columns 64-71       yc-correlation     _1234567            I8
     Column  72          Unused             _                   blank
     Columns 73-80       zc-correlation     _1234567            I8





If no Velocity and Clock Rate-of-Change Records or Correlation Records are
present, the last line in the file can be computed as follows:

     SP3 Line 22+NUMEPS*(NUMSATS+1)+1  (i.e., The Last Line)

     Columns 1-3         End of File        EOF                 A3



Discussion of the SP3-c Format

     On line one, character two is the format version identification
character.  This third SP3 version has been designated version 'c'. 
Subsequent versions will use lower case letters in alphabetical order.  The
first line comprises the Gregorian date and time of day of the first epoch
of the orbit, the number of epochs in the ephemeris file (up to 10 million),
the data used descriptor, the coordinate system used descriptor, the orbit
type descriptor, and the agency descriptor.  The data used descriptor was
included for ease in distinguishing between multiple orbital solutions from
a single organization.  This will have primary use for the agency generating
the orbit.  A possible convention is given below; this is not considered
final and suggestions are welcome.

     u   -- undifferenced carrier phase
     du  -- change in u with time
     s   -- 2-receiver/1-satellite carrier phase
     ds  -- change on s with time
     d   -- 2-receiver/2-satellite carrier phase
     dd  -- change in d with time
     U   -- undifferenced code phase
     dU  -- change in U with time
     S   -- 2-receiver/1-satellite code phase
     dS  -- change in S with time
     D   -- 2-receiver/2-satellite code phase
     dD  -- change in D with time
      +  -- type separator

     Combinations such as "__u+U" seem reasonable.  If the measurements used
were complex combinations of standard types, then one could use "mixed"
where mixed could be explained on the comment lines.  In examples 1 and 2,
the file is a combination of orbits from several agencies and so the data
used is designated as 'ORBIT'.

     Orbit type is described by a three character descriptor.  At this time
only four have been defined: FIT (fitted), EXT (extrapolated or predicted),
BCT (broadcast), and HLM (fitted after applying a Helmert transformation). 
Naturally, others are possible.  The computing agency descriptor allows four
characters (e.g. _NGS, _IGS, etc.).

     The second line has:  the GPS week; the seconds of the GPS Week elapsed
at the start of the orbit (0.0 <= seconds of week < 604800.0); the epoch
interval (0.0 < epoch interval < 100000.0) in seconds; the modified Julian
Day Start (where 44244 represents GPS zero time -- January 6, 1980); and
fractional part of the day (0.0 <= fractional < 1.0) at the start of the
orbit.

     The third line to the seventh lines indicate the number of satellites
followed by their respective identifiers.  The identifiers must use
consecutive slots and continue on lines 4-7, if required.  The value 0
should only appear after all the identifiers are listed.  Satellite
identifiers may be listed in any order.  However, for ease in reviewing
satellites included in the orbit file it is recommended that
alphabetical/numerical order be used.  Each identifier will consist of a
letter followed by a 2-digit integer between 01 and 99.  For example, "Gnn"
for GPS satellites, "Rnn" for GLONASS satellites, "Lnn" for Low-Earth
Orbiting (LEO) satellites, and "Enn" for Galileo satellites.  Other letters
will be allowed for other types of satellites.  Lower numbered satellites
must always have a preceding zero (e.g., "G09" not "G 9").  The letter,
which represents the Satellite System Indicator, must always be present
(i.e.," 09" is no longer a valid satellite identifier).  This is a
significant change from SP3-a and needs to be noted when software is updated
to read the new SP3-c format.  A list of identifiers created for LEO
satellites can be viewed at http://nng.esoc.esa.de/gps/LEOcodes.html .

     The eighth line to the twelfth lines have the orbit accuracy exponents. 
The value 0 is interpreted as accuracy unknown.  A satellite's accuracy
exponent appears in the same slot on lines 8-12 as the identifier on lines
3-7.  The accuracy is computed from the exponent as in the following
example.  If the accuracy exponent is 13, the accuracy is 2**13 mm or 8 m. 
The quoted orbital error should represent one standard deviation and be
based on the orbital error in the entire file for the respective satellite. 
This may lead to some distortion when orbit files are joined together, or
when a file contains both observed and predicted data.

     On the thirteenth line, columns 4-5 hold the File Type descriptor. 
This is a single character left-justified in the two-character field.  The
currently defined values are: "G " for GPS only files, "M " for mixed files, 
"R " for GLONASS only files, "L " for LEO only files, and "E " for Galileo
only files. No default values are implied; either "G ", "M ", "R ", "L ", or
"E " is required.  On this same line, columns 10-12 hold the Time System
Indicator.  In order to remove any ambiguities with respect to which time
system is being used in mixed files (GPS + GLONASS) this field specifies
which time system is used in the file; either "GPS" for GPS Time, or "UTC"
for Coordinated Universal Time. No default value is implied; either "GPS" or
"UTC" is required (even for GPS only files).

     On Line fifteen, columns 4-13 hold the floating-point base number used
for computing the standard deviations for the components of the satellite
position and velocity.  Instead of using 2**nn as is done in lines 8-12 in
the header, better resolution can be attained using a number like 1.25**nn.
The units for position and velocity are mm and 10**-4 mm/sec, respectively. 
Likewise, columns 15-26 hold the floating-point base number for computing
the standard deviations for the clock correction and the rate-of-change of
the clock correction.  Again, instead of using 2**nnn, one might use a
number like 1.025**nnn.  The units for the clock correction and the rate-of-
change of the clock correction are picosec and 10**-4 picosec/sec,
respectively.

     Lines 13-18 have been designed so that additional parameters may be
added to the SP3 format.

     Lines 19-22 are free form comments (comments go in columns 4-60).

     Line 23 is the Epoch Header Record, showing the epoch date and time.

     Line 24 is the Position and Clock Record; the first character is always
'P'.  The positional values are in kilometers and are precise to 1 mm.  A
precision of 0.5 mm can be accommodated if rounding is used, i.e., the value
shown is never more than 0.5 mm from the computed value.  The clock values
are in microseconds and are precise to 1 picosecond. Bad or absent
positional values are to be set to 0.000000.  Bad or absent clock values are
to be set to _999999.999999.  The six integer nines are required, whereas
the fractional part nines are optional.  Columns 62-69 hold the two digit
exponents which represent the standard deviations of the satellite
coordinates in units of millimeters.  For example, if the base floating
point number from line fifteen is 1.25, and the two-digit exponent for the
X-coordinate is 18, then the standard deviation of the X-coordinate is
1.25**18 = 55.5112 or approximately 56 mm.  In a similar manner, columns 71-
73 hold a three-digit exponent representing the standard deviation for the
clock correction in units of picoseconds. As an example, if the base
floating point number from line fifteen is 1.025, and the three-digit
exponent for the clock correction is 219, then the standard deviation of the
clock correction is 1.025**219 = 223.1138 or approximately 223 picoseconds.
An exponent value of 99 or 999 would mean that a standard deviation was too
large to represent.  If a standard deviation is unknown, its field is left
blank.  Column 75 is the Clock Event Flag (either 'E' or blank).  An 'E'
flag is used to denote a discontinuity in the satellite clock correction
(this might be caused by a clock swap on the satellite).  The discontinuity
is understood to have occurred sometime between the previous epoch and
current epoch, or at the current epoch. A blank means either no event
occurred, or it is unknown whether any event occurred.  Column 76 is the
Clock Correction Prediction Flag (either 'P' or blank).  A 'P' flag
indicates that the satellite clock correction at this epoch is predicted.
A blank means that the clock correction is observed.   Column 79 is the
orbit Maneuver Flag (either 'M' or blank).  An 'M' flag indicates that
sometime between the previous epoch and the current epoch, or at the current
epoch, an orbit maneuver took place for this satellite.  As an example, if a
certain maneuver lasted 50 minutes (a satellite changing orbital planes)
then these M-flags could conceivably appear at five separate 15-minute orbit
epochs.  If the maneuver started at 11h 14m and lasted to 12h 04m, M-flags
would appear for the epochs 11:15, 11:30, 11:45, 12:00 and 12:15.  A
maneuver is loosely defined as any planned or humanly-detectable thruster
firing that changes the orbit of a satellite.  A blank means either no
maneuver occurred, or it is unknown whether any maneuver occurred.  Column
80 is the Orbit Prediction Flag (either 'P' or blank).  A 'P' flag indicates
that the satellite position at this epoch is predicted.  A blank means that
the satellite position is observed.  Since not all of the fields in columns
61 through 80 will be used at every epoch, not every Position and Clock
Record will be required to contain 80 columns; missing columns should be
interpreted as blanks.  Any program reading an SP3-c file must be prepared
to deal with short records (either by padding with blanks, or by some other
method). 

     Line 25 (in example 2) is the optional Position and Clock Correlation
Record.  This record type always begins with the characters 'EP'.  Columns
5-18 give the standard deviations for the X,Y,Z satellite coordinates in
units of mm.  The standard deviations in this record are given to greater
resolution than the approximate values given in the Position and Clock
Record. A value of 9999 would mean that a standard deviation was too large
to be represented. If a standard deviation is unknown, its field is left
blank.  Columns 20-26 give the standard deviation of the clock correction in
units of picoseconds.  A value of 9999999 would mean that the standard
deviation was too large to be represented.  Columns 28-80 are used to store
the correlation coefficients for xy, xz, xc, yz, yc, and zc.  Each 8-digit
integer would be divided by 10,000,000 to produce a correlation coefficient
between -0.9999999 and +0.9999999.  If some of the correlation coefficients
are omitted, a Position and Clock Correlation Record may contain less than
80 columns. 

     Line 26 (in example 2) is the optional Velocity and Clock Rate-of-
Change Record.  This type of record always begins with the character 'V'. 
When the position/velocity mode flag is set to 'V' in line one, then each
Position and Clock Record for a satellite will be followed by a
corresponding Velocity and Clock Rate-of-Change Record (although in some
cases there may be a Position and Clock Correlation Record in between the
two).  The satellite velocity components are given in columns 5-46 in units
of decimeters/second and have a precision of 10**-4 millimeters/second. 
Columns 47-60 give the rate-of-change of the clock correction in units of
10**-4 microseconds/second.  The precision of this parameter is 10**-16
seconds/second.  In a manner similar to the Position and Clock Record,
columns 62-69 hold two-digit exponents for representing the standard
deviation of the X-, Y-, Z-velocities (e.g., 1.25**14 = 22.7374 or
approximately 0.0022 mm/sec).  Columns 71-73 hold a three-digit exponent for
representing the standard deviation of the clock correction rate-of-change
(e.g., 1.025**191 = 111.7528 or approximately 0.0112 psec/sec).  A value of
99 or 999 would mean that a standard deviation was too large to represent.
If a standard deviation is unknown, its field is left blank.  If one or more
fields in columns 61 through 73 are omitted, a Velocity and Clock Rate-of-
Change Record may contain less than 73 columns.


     Line 27 (in example 2) is the optional Velocity and Clock Rate-of-
Change Correlation Record.  This type of line always begins with the
characters 'EV'.  Columns 5-18 give the standard deviations for the X-, Y-,
Z-velocities in units of 10**-4 millimeters/second.  The standard deviations
of the velocity components are given to greater resolution than the
approximates values given in the Velocity and Clock Rate-of-Change Record. 
A value of 9999 would mean that a velocity standard deviation was too large
to be represented.  Columns 20-26 give the standard deviation of the clock
correction rate-of-change in units of 10**-4 psec/sec.  A value of 9999999
would mean that the clock correction rate-of-change was to large to be
represented. If a standard deviation is unknown, its field is left blank.
Columns 28-80 are used to store the correlation coefficients between the
velocity components and the clock correction rate-of-change (xy, xz, xc, yz,
yc, and zc).  Each 8-digit integer would be divided by 10,000,000 to produce
a correlation coefficient between -0.9999999 and +0.9999999.  If some of the
correlation coefficients are omitted, a Velocity and Clock Rate-of-Change
Correlation Record may contain less than 80 columns.

FINAL NOTE: Any software which reads SP3-c files must be prepared to read
the 'EP' and 'EV' correlation records if they are present.  If the person or
agency using the file decides that the correlation information (and the more
accurate standard deviations) are not needed, then these 'EP' and 'EV'
records might be stripped out to save space, or simply ignored and skipped
over.  Not all SP3-c records will contain their maximum number of columns,
missing columns should be interpreted as blanks.  Any program reading an
SP3-c file must be prepared to deal with short records (either by padding
with blanks, or by some other method). 


Example 1. SP3-c file with Position and Clock Record used at each epoch.

#cP2001  8  8  0  0  0.00000000     192 ORBIT IGS97 HLM  IGS
## 1126 259200.00000000   900.00000000 52129 0.0000000000000
+   26   G01G02G03G04G05G06G07G08G09G10G11G13G14G17G18G20G21
+        G23G24G25G26G27G28G29G30G31  0  0  0  0  0  0  0  0
+          0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
+          0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
+          0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
++         7  8  7  8  6  7  7  7  7  7  7  7  7  8  8  7  9
++         9  8  6  8  7  7  6  7  7  0  0  0  0  0  0  0  0
++         0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
++         0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
++         0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
%c G  cc GPS ccc cccc cccc cccc cccc ccccc ccccc ccccc ccccc
%c cc cc ccc ccc cccc cccc cccc cccc ccccc ccccc ccccc ccccc
%f  1.2500000  1.025000000  0.00000000000  0.000000000000000
%f  0.0000000  0.000000000  0.00000000000  0.000000000000000
%i    0    0    0    0      0      0      0      0         0
%i    0    0    0    0      0      0      0      0         0
/* ULTRA ORBIT COMBINATION FROM WEIGHTED AVERAGE OF:
/* cou esu gfu jpu siu usu
/* REFERENCED TO cou CLOCK AND TO WEIGHTED MEAN POLE:
/* CLK ANT Z-OFFSET (M): II/IIA 1.023; IIR 0.000
*  2001  8  8  0  0  0.00000000
PG01 -11044.805800 -10475.672350  21929.418200    189.163300 18 18 18 219
PG02 -12593.593500  10170.327650 -20354.534400    -55.976000 18 18 18 219     M
PG03   9335.606450 -21952.990750 -11624.350150     54.756700 18 18 18 219
PG04 -16148.976900   8606.630600  19407.845050    617.997800 18 18 18 219
PG05  13454.631450  20956.333700   9376.994100    308.956400 18 18 18 219
PG06  18821.523100   1138.155450  18958.305500     -2.406900 18 18 18 219
 .
 .
 .

*  2001  8  9 23 45  0.00000000
PG01 -11044.805800 -10475.672350  21929.418200    189.163300 18 18 18 219  P   P
PG02 -12593.593500  10170.327650 -20354.534400    -55.976000 18 18 18 219  P   P
PG03   9335.606450 -21952.990750 -11624.350150     54.756700 18 18 18 219  P   P
PG04 -16148.976900   8606.630600  19407.845050    617.997800 18 18 18 219 EP   P
 .
 .
 .
PG30 -20393.814200  16198.067550  -4138.151700    428.892900 18 18 18 219  P   P
PG31 -23592.378250   1395.049800 -12524.037100    461.972900 18 18 18 219  P   P
EOF



Example 2. SP3-c file with all record types (P, EP, V, EV) used at each epoch.

#cV2001  8  8  0  0  0.00000000     192 ORBIT IGS97 HLM  IGS
## 1126 259200.00000000   900.00000000 52129 0.0000000000000
+   26   G01G02G03G04G05G06G07G08G09G10G11G13G14G17G18G20G21
+        G23G24G25G26G27G28G29G30G31  0  0  0  0  0  0  0  0
+          0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
+          0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
+          0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
++         7  8  7  8  6  7  7  7  7  7  7  7  7  8  8  7  9
++         9  8  6  8  7  7  6  7  7  0  0  0  0  0  0  0  0
++         0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
++         0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
++         0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
%c G  cc GPS ccc cccc cccc cccc cccc ccccc ccccc ccccc ccccc
%c cc cc ccc ccc cccc cccc cccc cccc ccccc ccccc ccccc ccccc
%f  1.2500000  1.025000000  0.00000000000  0.000000000000000
%f  0.0000000  0.000000000  0.00000000000  0.000000000000000
%i    0    0    0    0      0      0      0      0         0
%i    0    0    0    0      0      0      0      0         0
/* ULTRA ORBIT COMBINATION FROM WEIGHTED AVERAGE OF:
/* cou esu gfu jpu siu usu
/* REFERENCED TO cou CLOCK AND TO WEIGHTED MEAN POLE:
/* CLK ANT Z-OFFSET (M): II/IIA 1.023; IIR 0.000
*  2001  8  8  0  0  0.00000000
PG01 -11044.805800 -10475.672350  21929.418200    189.163300 18 18 18 219
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG01  20298.880364 -18462.044804   1381.387685     -4.534317 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
PG02 -12593.593500  10170.327650 -20354.534400    -55.976000 18 18 18 219     M
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG02  -9481.923808 -25832.652567  -7277.160056      8.801258 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
PG03   9335.606450 -21952.990750 -11624.350150     54.756700 18 18 18 219
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG03  12497.392894  -8482.260298  26230.348459      5.620682 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
PG04 -16148.976900   8606.630600  19407.845050    617.997800 18 18 18 219
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG04 -22859.768469  -8524.538983 -15063.229095     -3.292980 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
PG05  13454.631450  20956.333700   9376.994100    308.956400 18 18 18 219
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG05    392.255680  12367.086937 -27955.768747    -13.600595 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
 .
 .
 .

*  2001  8  9 23 45  0.00000000
PG01 -11044.805800 -10475.672350  21929.418200    189.163300 18 18 18 219  P   P
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG01  20298.880364 -18462.044804   1381.387685     -4.534317 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
PG02 -12593.593500  10170.327650 -20354.534400    -55.976000 18 18 18 219  P   P
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG02  -9481.923808 -25832.652567  -7277.160056      8.801258 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
 .
 .
 .
PG30 -23592.378250   1395.049800 -12524.037100    461.972900 18 18 18 219  P   P
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG30 -13996.847785  -6945.665482  25908.199568      0.364488 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
PG31  17353.533200  15151.105700 -13851.534050     -1.841700 18 18 18 219  P   P
EP    55   55   55     222  1234567 -1234567  5999999      -30       21 -1230000
VG31 -16984.306646  -2424.913336 -23969.277677    -14.371692 14 14 14 191
EV    22   22   22     111  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567  1234567
EOF




                         ACKNOWLEDGMENTS

The idea for using floating-point base numbers (1.25**nn and 1.025**nnn,
rather than 2**nn) to improve the resolution of the standard deviations was
suggested by Benjamin Remondi.  The author would also like to thank the
several members of the IGS community who offered comments and suggestions on
the design of the SP3-c format: Henno Boomkamp, Werner Gurtner, Urs
Hugentobler, Jan Kouba, Stephen Malys, Tomas Martin Mur, Jim Ray, Ignacio
Romero, Markus Rothacher, Mark Schenewerk, Victor Slabinski, Everett Swift,
and Robert Weber. 
          


                           REFERENCES


1.  Remondi, B. W. 1985: Distribution of Global Positioning System
Ephemerides by the National Geodetic Survey, Presented at the First
Conference on Civil Applications of GPS - Institute of Navigation, September
12, 1985, 8 pp.

2.  Remondi, B. W. 1989: Extending the National Geodetic Survey Geodetic
Orbit Formats, NOAA Technical Report 133 NGS 46, 85 pp.

3.  Remondi, B. W., 1991: NGS Second Generation ASCII and Binary Orbit
Formats and Associated Interpolated Studies, Proceedings of the Twentieth
General Assembly, International Union of Geodesy and Geophysics, Vienna,
Austria, August 11-24, 1991, 28 pp.

4.  Gurtner, W., 2000: RINEX: The Receiver-Independent Exchange Format, GPS
World, Volume 5, Number 7, 48-52. Also available from:
ftp://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/data/format/rinex210.txt

5.  Hilla, S., 2002: Extending the Standard Product 3 (SP3) Orbit Format,
Proceedings of the International GPS Service Network, Data, and Analysis
Center Workshop, Ottawa, Canada, April 8-11, 2002.     


6. The original SP3 format specification can be viewed at
 http://igscb.jpl.nasa.gov/igscb/data/format/sp3_docu.txt


7. The NIMA SP3 format can be viewed at
 http://164.214.2.59/GandG/sathtml/sp3format.html


8. The IGEX98 SP3-b format [IGEX Mail-0042, SP3 Modifications (corrigenda)]
can be viewed at  http://igscb.jpl.nasa.gov/mail/igexmail/1998/msg00041.html
 

9. A list of identifiers for Low-Earth Orbiting satellites can be viewed at
http://nng.esoc.esa.de/gps/LEOcodes.html
阅读次数: 1968

下一篇: SP3 标准,最初的定义
上一篇: Format Modifications for Mixed GPS/GLONASS SP3 Files for the IGEX98 Campaign

尚无评论!

返回上一页面