RINEX格式介绍
⼀、概述
RINEX 是 Receiver Independent Exchange Format 的缩写,顾名思义,其是⼀种与接收机⽆关的数据交换格式。这种格式在GNSS领域中普遍采⽤,是⼀种标准数据格式。RINEX 格式采⽤⽂本⽂件(ASCII码)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,这样可以⽅便数据的传递,使数据尽可能多被使⽤。
⽬前 RINEX 数据格式的官⽅⽂档最新版本是,可以点击 rinex3.04 下载。
数据⽂件可以从 下载。该路径下有 daily 和 hourly 两个路径,分别是按天的数据和按⼩时的数据。再进⼊下⼀层,则是按年份建⽴的⽬录。再下⼀层,是按⼀年的第多少天(Day of Year)为⽬录名建⽴的⽬录。⽐如想2020年3⽉15⽇的数据按天的数据,经过计算知道那⼀天是2020年的第75天,所以进⼊⽬录下去寻下载相应数据。
⼆、⽂件名
RINEX ⽂件名很重要,从⽂件名就可以知道这个⽂件的很多信息。
RINEX ⽂件名分8个部分。前6个部分之间⽤下划线 “_” 作为分隔符,其余⽤ “.” 作为分隔符。
8个部分的定义如下表:
名称Name S Start Time Period Data Freq.Content Format Compression
字符数911133232-3
内容含义站点信息数据来源开始时间数据持续时间数据更新频率数据类型⽂件格式压缩格式
gzip是什么文件夹下⾯举例说明:
1. ⽂件 WUH200CHN_R_20200750000_01D_ 表⽰CHN(中国)的WUH2(武汉)这个站点,通过接收机
所获取的多个系统混合在⼀起的观测数据。数据从2020年第75天(即3⽉15⽇)0时0分开始,持续⼀天(01D),数据的更新频率是30秒。数据是crx格式,并经过gzip格式压缩。
2. ⽂件 WUH200CHN_R_20200751000_01H_ 表⽰CHN(中国)的WUH2(武汉)这个站点,通过接收
机所获取的⽓象数据。数据从2020年第75天(即3⽉15⽇)10时0分开始,持续⼀⼩时(01H),数据的更新频率是5分钟。
数据是rnx格式,并经过gzip格式压缩。
三、⽂件结构
前⾯说了RINEX分三种类型的⽂件:观测数据⽂件、导航信息⽂件以及⽓象数据⽂件,从⽂件名即可区分不同类型。不管哪⼀种⽂件类型,都是由⼀个⽂件头(Header section)和数据(Data section)
组成的。⽂件头位于⽂件的开头,包含了整个⽂件的全局信息。⽽数据则根据⽂件头的信息不同有不同的格式与布局。
3.1⽂件头
顾名思义,⽂件头是⽂件的开头部分,⼀⾏⼀⾏组成。每⼀⾏都有⼀个⽂件头标签(header label),表明这⼀⾏的内容是什么。⽂件头标签在每⼀⾏的 61-80 列。⽂件头标签是必须的,⽽且只能是格式描述中给定的那些选择。⽂件头以⽂件头标签“END OF HEADER”来表⽰结束,其后就是数据了。格式描述可以参考 RINEX 标准中的 APPENDIX。
3.2 数据
数据格式每种⽂件都不⼀样,请参照以下⽂件实例解析,详细描述可以参考 RINEX 标准中的APPENDIX。
3.3 观测数据⽂件实例解析
下⾯是 WUH200CHN_R_20200750000_01D_ ⽂件的⽂件头(有部分省略),由⽂件名可知其为多个GNSS系统的观测⽂件,从⽂件头的第⼀⾏也能看出。⽂件头中的很多信息都很明显,“APPROX POSITION XYZ”⾏记录了站点的位置, “ANTENNA: DELTA H/E/N”⾏是相对站点位置
的天线偏移,由这两⾏可以算出天线的位置坐标。“SYS / # / OBS TYPES”⾏记录了此⽂件中所有的观测类型。“# OF SATELLITES”是观测的卫星数量,在此⽂件中是138颗。“PRN / # OF OBS”是每颗卫星对应于“SYS / # / OBS TYPES”中的所有观测类型的观测值的数量,如C01这⼀⾏的第⼀个2880表⽰北⽃系统的C01这颗卫星的C2I类型的观测值在这个⽂件中有2880个,按30秒⼀次观测值,1天正好2880个值。“TIME OF FIRST OBS”和“TIME OF LAST OBS”分别是此观测数据中的第⼀次和最后⼀次观测的时间,分别是2020年3⽉15⽇的0时0分0秒和2020年3⽉15⽇的23时59分30秒,即⼀共1天时间。“INTERVAL”表⽰观测的间隔时间,为30秒。
3.04 OBSERVATION DATA M (MIXED) RINEX VERSION / TYPE
JPS2RIN v.2.0.191 GFZ ODC 20200315 001552 UTC PGM / RUN BY / DATE
gfzrnx-3078 FILE MERGE 20200316 000351 UTC COMMENT
WUH200CHN MARKER NAME
21602M007 MARKER NUMBER
gnss@gfz-potsdam.de WHU/GFZ OBSERVER / AGENCY
1480954 JAVAD TRE_3 3.7.6 REC # / TYPE / VERS
3354C JAVRINGANT_G5T NONE ANT # / TYPE
0.1206 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N
-2267749.0000 5009154.0000 3221290.0000 APPROX POSITION XYZ
C 28 C1X C2I C5X C6I C7I C7Z C8X D1X D2I D5X D6I D7I D7Z SYS / # / OBS TYPES
D8X L1X L2I L5X L6I L7I L7Z L8X S1X S2I S5X S6I S7I SYS / # / OBS TYPES
S7Z S8X SYS / # / OBS TYPES
E 20 C1X C5X C6X C7X C8X D1X D5X D6X D7X D8X L1X L5X L6X SYS / # / OBS TYPES
L7X L8X S1X S5X S6X S7X S8X SYS / # / OBS TYPES
G 24 C1C C1W C1X C2W C2X C5X D1C D1W D1X D2W D2X D5X L1C SYS / # / OBS TYPES
L1W L1X L2W L2X L5X S1C S1W S1X S2W S2X S5X SYS / # / OBS TYPES
I 4 C5A D5A L5A S5A SYS / # / OBS TYPES
J 20 C1C C1X C2X C5X C6X D1C D1X D2X D5X D6X L1C L1X L2X SYS / # / OBS TYPES
L5X L6X S1C S1X S2X S5X S6X SYS / # / OBS TYPES
R 20 C1C C1P C2C C2P C3X D1C D1P D2C D2P D3X L1C L1P L2C SYS / # / OBS TYPES
L2P L3X S1C S1P S2C S2P S3X SYS / # / OBS TYPES
S 8 C1C C5I D1C D5I L1C L5I S1C S5I SYS / # / OBS TYPES
25 R01 1 R02 -4 R03 5 R04 6 R05 1 R06 -4 R07 5 R08 6 GLONASS SLOT / FRQ #
R09 -2 R10 -7 R11 0 R12 -1 R13 -2 R14 -7 R15 0 R16 -1 GLONASS SLOT / FRQ #
R17 4 R18 -3 R19 3 R20 2 R21 4 R22 -3 R23 3 R24 2 GLONASS SLOT / FRQ #
R26 -6 GLONASS SLOT / FRQ #
C1C 0.000 C1P 0.000 C2C 0.000 C2P 0.000 GLONASS COD/PHS/BIS
C L1X 0.00000 18 C19 C20 C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27 C28 SYS / PHASE SHIFT
C29 C30 C32 C33 C34 C35 C36 C37 SYS / PHASE SHIFT
C L2I 0.00000 33 C01 C02 C03 C04 C05 C06 C07 C08 C09 C10 SYS / PHASE SHIFT
C11 C12 C13 C14 C16 C19 C20 C21 C22 C23 SYS / PHASE SHIFT
C24 C25 C26 C27 C28 C29 C30 C32 C33 C34 SYS / PHASE SHIFT
C35 C36 C37 SYS / PHASE SHIFT
... ...
R L3X 0.25000 8 R05 R09 R11 R13 R15 R17 R21 R26 SYS / PHASE SHIFT
S L1C 0.00000 7 S26 S27 S28 S29 S30 S37 S40 SYS / PHASE SHIFT
S L5I 0.25000 2 S27 S28 SYS / PHASE SHIFT
18 LEAP SECONDS
JPS2RIN v.2.0.191 JAVAD GNSS 20200315 001552 UTC COMMENT
JPS2RIN v.2.0.191 JAVAD GNSS 20200315 003052 UTC COMMENT
... ...
JPS2RIN v.2.0.191 JAVAD GNSS 20200315 231655 UTC COMMENT
JPS2RIN v.2.0.191 JAVAD GNSS 20200315 233103 UTC COMMENT
JPS2RIN v.2.0.191 JAVAD GNSS 20200315 234603 UTC COMMENT
JPS2RIN v.2.0.191 JAVAD GNSS 20200316 000234 UTC COMMENT
GFZRNX.NUM_EPOCHS: 2880 COMMENT
138 # OF SATELLITES
C01 2880 2880 2880 2880PRN / # OF OBS
2880 2880 2880 2880PRN / # OF OBS
2880 2880 2880 2880 PRN / # OF OBS
PRN / # OF OBS
C02 2880 2880 2880 2880PRN / # OF OBS
2880 2880 2880 2880PRN / # OF OBS
2880 2880 2880 2880 PRN / # OF OBS
PRN / # OF OBS
C03 2880 2880 2880 2880PRN / # OF OBS
2879 2880 2880 2880PRN / # OF OBS
2880 2880 2880 2880 PRN / # OF OBS
PRN / # OF OBS
... ...
S30 2880 2880 2880 2880 PRN / # OF OBS
S37 2880 2880 2880 2880 PRN / # OF OBS
S40 2880 2880 2880 2880 PRN / # OF OBS
30.000 INTERVAL
2020 3 15 0 0 0.0000000 GPS TIME OF FIRST OBS
2020 3 15 23 59 30.0000000 GPS TIME OF LAST OBS
END OF HEADER
下⾯截取了该⽂件的数据部分的⼀些内容。数据部分按观测时间分成N组,⽤>开头,每组分别记录了每颗卫星的观测数据。此⽂件中第⼀组是2020年3⽉15⽇0时0分0秒的47颗卫星的观测值,接收机钟差为0.000000001398秒。此⽂件中第⼆组是2020年3⽉15⽇0时0分30秒的47颗卫星的观测值,接收机钟差为0.000000000048秒。每组数据中的每⼀⾏表⽰⼀颗卫星的观测值。⽐如C01这⼀⾏表⽰C01卫星的观测值,观测值的顺序与⽂件头中“SYS / # / OBS TYPES”记录的观测类型顺序⼀致,没有则留空⽩。⽐如第⼀组数据中的37420158.559表⽰的是北⽃C01卫星C2I类型的观测值。
> 2020 03 15 00 00 00.0000000 0 47 .000000001398
C01 37420158.559 37420149.449 37420146.919 14.304 11.616 11.035 C02 37500011.302 37500006.472 37500003.132 -33.310 -27.032 -25.709 C03 36893508.819 36893503.769 36893502.229 -15.309 -12.416 -11.764 C04 38778918.230 38778913.320 38778911.650 -1.454 -1.047 -.991 C05 39487920.234 39487914.494 39487911.964 -34.276 -27.747 -26.605 ... ...
> 2020 03 15 00 00 30.0000000 0 47 .000000000048
C01 37420075.439 37420066.579 37420064.629 14.172 11.626 10.955 C02 37500203.433 37500197.513 37500194.643 -33.499 -27.082 -25.786 C03 36893596.509 36893591.509 36893589.639 -15.401 -12.430 -11.856 C04 38778925.544 38778920.694 38778919.094 -1.45
5 -1.324 -1.149 C05 39488116.652 39488111.362 39488109.062 -34.368 -27.428 -26.433 ... ...
3.4 导航信息⽂件实例解析
下⾯是 ABPO00MDG_R_20192741000_ ⽂件的内容(后⾯部分省略),由⽂件名可知其为多个GPS系统的导航信息⽂
件,从⽂件头的第⼀⾏也能看出。⽂件头中“IONOSPHERIC CORR”表⽰的是电离层的8个校正参数(可参考博⽂ 电离层延时)。
数据部分是按卫星分组的,⼀组表⽰⼀颗卫星的导航信息。⽐如第⼀组卫星是G04,后⾯4个数据分别是Toc(2019 10 01 08 00
00)、卫星钟差(2.451241016388E-06)、卫星钟漂(-4.649791662814E-11)、卫星钟漂变化率
(0.000000000000E+00);第⼆⾏4个数据分别是IODE(3.400000000000E+01)、Crs(-1.155625000000E+02)、Δ n
\Delta nΔn(4.599120143243E-09)和 M 0 M_0M 0(1.699075304872E+00)。其他⼏⾏数据也都对应着相应参数的值,具
体可以参考 RINEX 标准的附录 A 6 GNSS Navigation Message File – GPS Data Record Description。我曾⽤这⼀组数据解算过这
颗GPS卫星的位置,可以参考博⽂ GPS卫星位置解算。对于参数的含义若不清楚可以参考博⽂ GPS导航电⽂。
3.03 N: GNSS NAV DATA G: GPS RINEX VERSION / TYPE
sbf2rin-13.0.0x 20191001 110833 UTC PGM / RUN BY / DATE
GPSA 1.0245E-08 7.4506E-09 -5.9605E-08 -5.9605E-08 IONOSPHERIC CORR
GPSB 8.8064E+04 0.0000E+00 -1.9661E+05 -6.5536E+04 IONOSPHERIC CORR
COMMENT
COMMENT
ABPO MARKER NAME COMMENT
33302M001 MARKER NUMBER COMMENT
4097216.5539 4429119.1897 -2065771.1988 COMMENT
END OF HEADER
G04 2019 10 01 08 00 00 2.451241016388E-06-4.649791662814E-11 0.000000000000E+00
3.400000000000E+01-1.155625000000E+02
4.599120143243E-09 1.699075304872E+00
-5.902722477913E-06 1.475233526435E-02 9.264796972275E-06 5.153681812286E+03
2.016000000000E+05-
3.259629011154E-07-1.0919********E-01 5.774199962616E-08
9.590228562257E-01 2.046875000000E+02 6.837269280624E-01-8.244629136182E-09
-
3.957307694893E-10 1.000000000000E+00 2.0730********E+03 0.000000000000E+00
2.000000000000E+00 6.300000000000E+01-5.587935447693E-09
3.400000000000E+01
1.993680000000E+05 4.000000000000E+00
G04 2019 10 01 10 00 00 2.117361873388E-06-4.638422979042E-11 0.000000000000E+00
3.500000000000E+01-1.241562500000E+02
4.496615873529E-09 2.749239364763E+00
-6.437301635742E-06 1.475311303511E-02 9.318813681602E-06 5.153681180954E+03
2.088000000000E+05-5.215406417847E-08-1.092523694054E-01-1.750886440277E-07
9.590217253900E-01 1.979062500000E+02 6.837385407061E-01-7.920329913532E-09
-3.303709041314E-10 1.000000000000E+00 2.0730********E+03 0.000000000000E+00
2.000000000000E+00 6.300000000000E+01-5.587935447693E-09
3.500000000000E+01
2.016180000000E+05 4.000000000000E+00
G08 2019 10 01 10 00 00-8.379574865103E-06-1.250555214938E-12 0.000000000000E+00
4.400000000000E+01-1.126250000000E+02 4.276249551530E-09 2.828310353199E+00
-5.677342414856E-06 4.480408970267E-03 9.693205356598E-06 5.153567115784E+03
2.088000000000E+05-
3.911554813385E-08-1.798904865323E-02
4.470348358154E-08
9.705628982405E-01 1.979062500000E+02-2.308498758468E-01-7.935330538369E-09
-2.603679882289E-10 1.000000000000E+00 2.0730********E+03 0.000000000000E+00
2.000000000000E+00 0.000000000000E+00 5.122274160385E-09 4.400000000000E+01
2.065020000000E+05 4.000000000000E+00
... ...
3.5 ⽓象数据⽂件实例解析
下⾯是 WUH200CHN_R_20200751000_01H_ ⽂件的内容。由⽂件名可知其为中国WUH2站点2020年3⽉15⽇10点的⽓象数据。从⽂件内容第⼀⾏也能看出是⽓象⽂件,第四⾏能看出地点。⽂件头中“# / TYPES OF OBSERV”这⼀⾏表⽰的本⽂件中有7个观测类型。观测类型的具体含义可参考 RINEX 标准的附录 A 20 Meteorological Data File -Header Section Description。“SENSOR POS XYZ/H”这⼀⾏指定了传感器所在的位置,“SENSOR MOD/TYPE/ACC”这些⾏指定了传感器的⼚商、类型和精度。
数据部分是按时间顺序,每⼀个观测时间,采样“# / TYPES OF OBSERV”这⼀⾏对应的观测类型的数据值。⽐如数据的第⼀⾏表⽰2020年3⽉15⽇10点的⽓象数据,按顺序分别表⽰没有冰雹、相对湿度为26.3%,⽓压值为1013.5 mbar、从上次测量到现在没有累积降⾬、⼲温度为20.7°、风向⾓327.4°、风速 0.2m/s。
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