GB T 18214.1-2000 全球导航卫星系统(GNSS) 第1部分 全球定位系统(GPS)接收设备性能标准、测试方法和要求的测试结果.pdf

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1、中华人民共和国国家标准全球导航卫星系统第 部分全球定位系统接收设备性能标准测试方法和要求的测试结果发布 实施国家质量技术监督局 发布前言本标准根据国际电工委员会 全球导航卫星系统 第一部分 全球定位系统接收设备的性能标准测试方法和要求的测试结果 编制而成 为适应国际贸易 技术和经济交流的需要本标准在技术内容和编排格式上与国际标准保持一致本标准等同采用 第一版本标准结合我国国情本标准与 第一版 的主要差别如下在第 章引用标准中增加了我国标准在第 章定义与缩略语中原文未列出内容 本标准增加了有关术语和缩略语将 中的捕获定义 放到了第 章在 中为便于理解增加一条注在 下面也增加了一条注本标准由中华人

2、民共和国信息产业部提出本标准由全国导航设备标准化技术委员会归口本标准起草单位信息产业部电子第二十研究所本标准主要起草人徐刚王达民 吴燕刘乾富张红前言国际电工委员会是由各国电工委员会 国家委员会 组成的世界性标准化组织的目的是促进电气电子领域标准化问题的国际合作为此 发布国际标准 国际标准的制定由技术委员会承担 对所涉及问题关切的任何 国家委员会均可以参加国际标准的制定工作 与 有联系的任何国际组织政府和非官方组织也可参加国际标准的制定 与国际标准化组织 根据两组织协商确定的条件进行密切合作在技术问题上的正式决议或协议 是由对这些问题特别关切的国家委员会参加的技术委员会制定的 对所涉及的问题尽可

3、能地代表了国际上的一致意见这些决议或协议 以标准 技术报告或导则的形式发布 以推荐的形式供国际上使用 并在此意义上为各国家委员会认可为了促进国际上的统一各 国家委员会有责任使其国家和地区标准尽可能采用 标准标准与相应国家或地区标准之间的任何差异应在国家和地区标准中指明以无记名程序表明其同意 对宣布与其标准相符的任何设备不负责任请注意到国际标准的某些内容可能是专利的主体 不负责识别任何或所有这样的专利权国际标准 由 第 技术委员会 负责海上导航和无线通信设备与系统的技术委员会制定本标准的内容基于下述文件最终国际标准草案 表决报告本标准审批时的表决报告参见表中所列的文件中华人民共和国国家标准全球导

4、航卫星系统第 部分 全球定位系统接收设备性能标准 测试方法和要求的测试结果国家质量技术监督局 批准 实施范围本标准根据 决议 规定了船用 接收设备最低性能标准测试方法和要求的测试结果 该设备是利用美国联邦政府国防部 的全球定位系统 信号进行定位的 在选择可用性 有效的情况下 定义了 标准定位服务 的信号规范 美国国防部于 年 月公布的 信号规范中 已对 进行了说明 最低性能标准概括在表 中 本标准也适用于 决议 中规定的其他水上航行用的 接收设备本标准中所有与 决议 等同的语句均在括号中注明章条号第 章与第 章的要求互为对应引用标准下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文

5、本标准出版时所示版本均为有效 所有标准都会被修订 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性全球海上遇险与安全系统 船用无线电设备和海上导航设备通用要求测试方法和要求的测试结果环境条件的分类 第 部分环境参数及其严酷度的分类 船舶环境海上导航设备 通用要求 测试方法和要求的测试结果海上导航与无线电通信设备和系统 数字接口海上导航与无线电通信设备和系统 数字接口 第 部分 单通话器和多受话器决议 导航精度标准决议 全球海上遇险与安全系统 船用无线电设备和电子导航设备通用要求决议 全球无线电导航系统决议 船用全球定位系统 接收设备性能标准建议 海上无线电信标对全球导航卫星系统 差分传输的技

6、术特性在 区域为 频段内全球定位系统标准定位服务信号规范美国国防部导航星差分 服务推荐标准 版定义与缩略语定义本标准采用下列定义选择可用性是一项将误差引入卫星时钟和星历数据中以降低 标准定位服务精度的人为措施标准定位服务接收 的 载频和 码信号所进行的测量定位服务几何精度因子因用户和所选星座间的几何关系引起定位误差的放大因子码用于调制 卫星 载频 信号的粗捕获码捕获指处理 卫星信号来获取满足精度要求的定位过程缩略语水平精度因子位置精度因子协调世界时全球定位系统被测设备最低性能标准目标接收设备是指最大速度不超过 的船舶导航用设备它除应满足 决议 中的通用要求外 还应满足下列最低要求本标准仅涉及为

7、导航进行定位的基本要求 而不涉及设备中的其他计算装置接收机可以接收其他数据输入例如速度与距离测量设备 陀螺 或其他导航系统提供的数据输入包括差分修正数据 但本标准中最低性能要求只适用于以导航定位为目的的标准定位服务 其他的计算 输入输出功能或附加的显示功能 不应使设备性能降至本标准的最低性能以下接收设备应符合 决议 和 中的条款以及信号规范的精度要求和 对数字接口的要求 并应按照 对其测试接收设备本性能标准中所用 接收设备包括为了正确执行其预定功能所需的所有组成部分和单元 设备应至少包括下列装置能接收 信号的天线接收机和处理器读取计算出的经度纬度位置的装置数据控制和接口位置显示和要求的其他输出

8、形式的装置可用多种配置中的一种来配置成设备以提供必要的位置信息 例如对可独立应用的接收设备通过键盘上的位置信息功能键来获取已计算出的位置对集成系统中的 接收设备用分配的端口读取计算出的位置并且至少有一个远距离的设备可用该位置信息上述例子不应被暗示成对将来开发范围的限制接收设备的性能标准概述接收设备应能接收和处理 有效情况下的 标准定位服务 信号并提供位置信息 坐标系中的经度和纬度精确到千分之一分 和相对 的定位时刻可以提供将 下计算出的位置转换到与所用导航海图相一致的数据的方法 若有此换算显示器应指明正在执行坐标变换 并表明位置信息的坐标系接收设备应接收 信号和 码设备输出接收设备至少提供一个

9、输出接口 将位置信息从该输出接口供给其他设备输出的位置信息基于 坐标应符合 格式注 有关 接收设备输出信号格式详见精度接收设备的静态精度天线的水平位置 为 条件是水平精度因子 或位置精度因子接收设备的动态精度船舶位置 为 条件是 或且船舶经受同样的海情运动状态决议 及捕获接收设备应能自动选择适当的卫星信号 并按所要求的精度和数据更新率测定船舶的位置在没有正确的星历数据时 接收设备应在 内获得满足精度要求的位置数据当有正确的星历数据时 接收设备应在 内获得满足精度要求的位置数据当 信号中断至少 而不断电源时 接收设备应在 内重新获满足精度要求的位置数据当发生掉电 时 接收设备应在 内重新获得满足

10、精度要求的位置数据接收设备在以下四种状态下应满足最低性能标准状态 设备初始状态在不加电或不收 信号情况下 设备经长距离运输大于 而小于以上设备不加电以上设备不收 信号状态 电源断电 在正常工作情况下 设备掉电 以上状态 信号中断 在正常工作情况下 信号中断大于 但设备仍保持加电状态 信号短暂中断 例如经过桥下时 中断 或更短如果用户能保障供电和为天线提供宽阔清晰的视野 对于上述状态达到所要求的捕获时间见表表 捕获时间限制设备状态捕获时间限制保护天线与输入输出的连接应采取保护措施 保护由于天线或天线输入 输出接头或 接收设备的输入 输出端发生短暂持续 短路或接地而不致带来永久性的损害电磁兼容性接

11、收设备应符合 有关对电磁干扰和电磁兼容性 预防措施的要求天线安装天线安装应做到使其在船上的位置可清楚地观察到卫星星座灵敏度和动态范围当输入信号载波电平在 范围时 接收设备应能捕获卫星信号 一旦卫星信号被捕获该设备应连续正常工作 直到卫星信号载波电平降到 为止特殊干扰信号的影响接收设备应符合下列要求在正常工作状态 即接通电源并连接天线后 受到频率为 场强为 信号的辐射 当信号消除 且 接收天线位于正常的 卫星信号下 接收设备应在 内计算出正确的位置坐标而无需操作人员介入注 这相当于使 天线受到距其 远的 型天线的正向辐射在正常工作状态即接通电源并连接天线后受到由 个脉冲组成的脉冲群信号辐射每个脉

12、冲宽 周期占空比 频率范围 功率密度约 这样的脉冲群信号每 重复一次 持续辐射 当该干扰信号消失 接收天线位于正常的卫星信号下时接收设备应在 内计算出正确的位置坐标而无需操作人员介入注 此状况相当于天线处于 波段海用雷达的辐射下此海用雷达使用一个转速为 的 裂缝天线工作于标准脉冲宽度 脉冲速率 脉冲 在同一平面上雷达天线正向对着 天线旋转中心距 天线位置更新接收设备应至少每 产生显示并输出一次新的位置解位置的最低分辨率 即经度 纬度应为故障告警和状态显示如果计算出的位置可能超出性能标准的要求设备应提供显示接收设备至少应做到如果有下列情况之一 接收设备应在 内提供显示规定的 或 超出指标计算新位

13、置的时间超过当上述情况出现时在恢复正常工作前应将最后一个已知位置和最后一次正确定位时间与该状态的显著标志一起输出以避免混淆丢失位置告警差分 状态显示应表明接收到 信号显示的船舶位置是否利用 校准差分 输入接收设备应具有处理馈入的 数据的装置其数据处理按推荐的标准和相关的 标准进行当接收设备工作在差分方式时 静态和动态位置精度 和 应为决议注 差分 接收设备的标准包含在以后的 全球导航卫星系统 第 部分差分与差分 海上无线电信标接收设备 性能标准 测试方法和要求的测试结果中测试方法和要求的测试结果测试场地除非另有协议生产厂家应准备 接收设备并保证设备在测试开始前正常工作测试顺序没有特定的测试顺序

14、 在测试前应由测试方和被测设备提供方协商一个测试顺序如果场地适宜针对此标准不同条款的各项测试可同时进行 生产厂家提供足够的技术资料 以便能正确地操作 接收设备对一般用户操作不涉及的特殊测试应另外提供数据 例如 为了 条测试 意味着要消除已有的星历数据标准测试信号性能测试的目的是通过各种环境条件下的实际测试来证实 接收设备是否符合第 章中提出的最低性能标准 因为确定 信号模拟器的性能一致性是很困难的 它超出了试验室可以提供的模拟器范围另外把模拟器信号耦合到各种未知结构的 接收设备中 一致性也是困难的 所以这些测试都需利用实际的 卫星信号可以使用其他模拟测试信号的方法前提是模拟器产生的信号必须具有

15、与卫星信号相同的特性 包括接收机噪声 抖动和正常动态星座下 能良好地产生几何位置配置好的卫星信号把 性能检查 定义为 中描述的静态精度测试 即应在大于 小于 的时间内选取 的测量定位数据至少 组采用 坐标计算测量出的 天线的位置和已知的位置相比误差应小于精度测试在测试 接收设备定位精度时必须注意到所用卫星的精度因子 测量值是接收设备测试时用的可视卫星星座可用性的标志如果 可认为满足测试条件如果 则认为测试结果不可靠 如果 则应推迟测试直到有好的精度因子时 精度测试的目的是评价由在静态和动态情况下得出的位置精度是否满足本最低性能标准中提出的性能指标如果利用模拟器来测试精度应设定 或测试条件测试环

16、境条件所有测试应在温度为 相对湿度为 的环境条件下进行当实际情况使得无法在上述条件下进行测试时应在测试报告后面附上对此测试结果的说明 并陈述测试过程中的实际温度和相对湿度出于实际考虑对属 中 类设备部分例如天线 其测试条件应在 中规定的 类的环境范围内注 类设备 指暴露在大气中的设备或单元见静态测试场地天线的安装应按厂家的说明书进行其高度应距电气地之上 从天顶到水平面以上仰角的空间对卫星的视野要清晰 天线的位置应已知 且相对 基准的精度在 方向应优于 在测试过程中应使用厂家规定的最大电缆长度所有静态测试应利用实际的 信号性能测试注 括号中的条号是指本性能标准的章条号接收设备对被测设备 应通过查

17、看设备和厂家提供的文件来检查各组成部分位置数据输出要按厂家提供的文件检查被测设备的位置数据输出格式设备输出应通过查阅厂家提供的文件和议定的电气试验来检验被测设备是否符合精度静态测试应该在 以上的时间内 获取至少 个连续测量定位数据来计算天线的平均位置这 个测量数据的分布与已知的 坐标下的天线水平位置相比较 误差应不大于舍弃测量数据的条件为 和差分应在 以上的时间内 每秒取一次测量数据来计算天线的平均位置测量数据的分布与已知的天线水平位置相比较 误差应不大于 已知天线的水平位置在产生校准数据所用的参考坐标中应精确到 校正数据按 格式由实际差分 广播得到天线的角运动测试期间当天线以大约 的周期做

18、的角移动 模拟滚动 时 应重复 和中规定的静态测试其结果应与 和 相同动态测试动态精度的测试是对 表 段 方向 纵向和 方向 横向所列条件的实际解释这里对于所有级别的环境试验均规定纵向加速度为 横向加速度为 以下是应用这些加速度的实例把一台安装固定好的工作正常的被测设备 以 的速度沿直线航行最少然后在 内沿同一直线将速度降到 此时被测设备显示的位置与最终静止位置的偏差应不大于 此后 内 所显示的位置应落在静止位置的 内把一台安装固定好的工作正常被测设备 以 的速度 沿直线运动至少 在运动中当出现相对直线两侧以 周期均匀偏移 时 该设备应保持锁定卫星信号工作 并且沿着运动的平均方向至少运动当用模

19、拟器测试时 模拟器的特性应精确地表示 和 中所要求的接收信号对于上述方法应采取下列方法之一来确定静止位置在静止点旁边架设一台与被测设备相同的接收机比较两设备显示输出的位置数据当不用 时用模拟器提供一个基准位置输入差分动态精度的测试是对 表 段 方向 纵向和 方向 横向所列条件的实际解释这里对所有级别的环境试验均规定纵向加速度为 横向加速度为以下是应用这些加速度的实例把一台安装固定好的工作正常被测设备以 的速度沿直线航行最少然后在 内沿同一直线将其速度降到 此时被测设备显示的位置与最终静止位置的偏差应不大于此后 内所显示的位置应落在静止位置的 内当用模拟器测试时模拟器的特性应能精确地表示 中要求

20、的接收信号对于上述方法应采取下列方法之一来确定实际位置和静止位置对上述 条应对静止后 周期内记录的 个连续测量位置数据求平均来确定静止位置而实际位置的测量精度应为对上述 条应由模拟器提供基准输入位置 精确到 以内捕获状态 初始状态被测设备应为下列任一状态初始位置一个距测试位置至少 且不超过 的假位置切断电源或 以上不接收 信号应按表 所列的时间范围对设备进行性能检查状态 电源断电将被测设备断电在断电期结束时应按表 所列时间范围对设备进行性能检查状态 信号中断在被测设备正常工作期间将天线完全屏蔽在天线屏蔽结束时应按表 所列时间范围 对设备进行性能检查状态 信号短暂中断在被测设备正常工作期间将天线

21、完全屏蔽 在天线屏蔽结束时 取下屏蔽罩按表 所列时间范围 对设备进行性能检查保护天线与输入输出连接将接收设备的天线输入端接地 如有需要重新安装 应正确连接天线或输入输出再进行性能检查 结果应无永久性损伤电磁兼容性应按 附录 中进行测试天线安装应查阅厂家提供的技术文件检查被测设备天线 确定是否适于船上安装 并能保证对卫星星座有清晰视野灵敏度与动态范围捕获用测试接收机来监测所接收的卫星信号当这些信号衰减到 范围时进行性能测试被测设备应符合性能指标要求这项测试 也可用模拟器进行跟踪用测试接收机来监测所接收的卫星信号当这些信号衰减到 时进行该项指标测试应符合性能指标要求这项测试 也可用模拟器进行特殊干

22、扰信号的影响波段干扰在正常工作状态 用信号源产生频率为 功率密度为 的信号对被测设备辐射 再除去干扰信号 进行性能检测波段干扰在正常工作状态用信号源产生 个脉冲串信号 每个脉冲宽度为 周期占空比为频率范围为 功率密度为 对被测设备进行辐射每 重复一次持续干扰信号消除后 进行性能检查位置更新分辨率将被测设备置于平台上平台以 的速度沿近似直线运动 在 内 每隔 检测被测设备的位置数据输出 观察每次位置数据输出更新的时刻此项测试也可用模拟器进行更新速率将被测设备置于平台上平台以 的速度沿近似直线运动 在 内每隔 检测设备的位置数据输出 观察每次位置数据输出更新的时刻此项测试 也可用模拟器进行位置的最

23、小分辨率即通过观察上述 和 的试验来核查测量位置 经度和纬度 的最小分辨率故障告警和状态指示在所有静态和动态性能测试期间应记录各种显示和告警 他们显示的次数与被测设备的情况相近似差分 输入检查厂家的技术文件 以便核实被测设备处理下述通信协议的正确性差分 业务部推荐的 标准利用海上信标作差分校正的数据通信 该标准包含在 中确认指示收到 信号指示输出的船舶位置数据是利用 信号校正的在 环境条件下的性能检查中 干热周期被测设备处于工作状态并保持在规定的高温下 天线升温到规定的高温后切断电源 保温至少以达到温度稳定 然后尽可能使该天线保温 装于测试场地见 并接到被测设备上 尔后撤掉天线的保温层进行性能

24、测试同时监测被测设备的表面温度然后实施性能检查在此期间 接收设备的温度变化不应大于中 湿热周期被测设备处于工作状态并保持在规定的温度和湿度下 天线尽可能保温将其安装于测试场地 见并接到被测设备上 再撤掉天线保温层进行性能测试接着实施性能检查天线的温度变化不应超过中 低温周期被测设备保持在规定的低温工作状态 天线冷却至规定的低温并至少保温 以达到温度稳定 然后尽可能将天线隔热将其安装于测试场地 见 并接到被测设备上再撤掉天线的隔热层进行性能测试接着实施性能检查天线的温度变化不应超过中 振动被测设备处于工作状态在试验结束时将被测设备搬至测试场地进行性能检查中 淋雨试验将被测设备的天线处于工作状态接

25、受淋雨试验实施性能检查通则除 热冲击 跌落和 浸水 以外 其他所有条款均适用表 最低性能标准表 覆盖范围覆盖范围 条件与制约全球覆盖 在 内全球平均都可见到 颗或 颗以上卫星的概率颗卫星必须提供仰角 以上没有遮挡该标准基于 颗工作卫星 以历书来确定卫星星座最坏情况 对地球上最坏的地方 在 内可见到 颗或 颗以上卫星的概率颗卫星必须提供仰角 以上没有遮挡该标准基于 颗工作卫星 以历书来确定卫星星座表 服务可用性服务可用性 条件与制约全球平均 满足覆盖范围标准中的条件标准基于典型的 时段 在全球范围平均利用 的平均周期来确定典型 时段单点平均 满足覆盖范围标准中的条件标准基于地球上最坏一点的典型

26、时段利用 的平均周期来确定典型 时段在最坏情况的一天对全球平均满足覆盖范围标准中的条件标准表示在最坏情况下对全球平均得到 时段在最坏一天的最坏一点的值满足可用范围标准中的条件标准基于在全球最坏的一点上 得到的最坏情况的 时段表 服务可靠性服务可靠性 条件与制约全球覆盖 满足覆盖范围和服务可用性标准的条件预测水平误差的可靠性门限为 不超值该标准基于 年的测量时段在全球每天的平均测量值以采样时段中出现服务故障较多的最长 为基础确定该标准单点平均 满足覆盖范围和服务可用性标准的条件预测水平误差的可靠性门限为 不超值该标准基于 年的测量时段在全球最坏点上平均一天的测量值采样时段中出现服务故障较多的最长

27、 为基础 确定该标准表 定位和定时精度精度标准 条件与制约预测的精度水平误差 时间垂直误差 时间水平误差 时间垂直误差 时间满足覆盖范围 服务可用性与服务可靠性标准的条件标准基于在全球任何地点 时段的测量数据重复精度水平误差 时间垂直误差 时间满足覆盖范围 服务可用性与服务可靠性标准的条件标准基于在全球任何地点 时段的测量数据相对精度水平误差 时间垂直误差 时间满足覆盖范围 服务可用性与服务可靠性标准的条件标准基于在全球任何地点 时段的测量数据假定各接收设备是用相同卫星 并在几乎相同的时刻计算它们的位置授时精度时间满足覆盖范围 服务可用性与服务可靠性标准的条件用 接收设备解算出的位置计算的时间建立此标准标准基于在全球任何地点 时段的测量数据根据美国海军天文台的 来定义标准