BD 420002-2015 全球卫星导航系统(GNSS)测量型OEM板性能要求及测试方法.pdf
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1、 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型 OEM 板性能要求及测试方法 Performance requirements and test methods for BeiDou/Global Navigation Satellite Systems(GNSS)geodetic OEM board 2015-10-19 发布 2015-11-01 实施 BD 4200022015BD 420002-2015 I 目 次 前言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义、缩略语.1 3.1 术语和定义.1 3.2 缩略语.2 4 要求.3 4.1 信号接收性能.3 4.2 精度
2、.4 4.3 首次定位时间.5 4.4 重捕获时间.5 4.5 RTK 初始化时间.5 4.6 动态性能.5 4.7 输入输出数据内容及格式.5 4.8 接口.6 4.9 存储.6 4.10 保护.6 4.11 电源.6 4.12 功耗.6 4.13 尺寸与重量.6 4.14 环境适应性.6 5 测试方法.7 5.1 测试条件.7 5.2 信号接收性能.8 5.3 精度.9 5.4 首次定位时间.13 5.5 重捕获时间.13 5.6 RTK 初始化时间.13 5.7 动态性能.14 5.8 输入输出数据内容及格式.14 5.9 接口.14 5.10 存储.14 5.11 保护.14 5.12
3、 电源.14 5.13 功耗.14 5.14 尺寸与重量.14 5.15 环境适应性.15 BD 420002-2015 II 附录 A(资料性附录)GNSS 卫星信号载波频率.16 参考文献.17 BD 420002-2015 III 前 言 为适应我国卫星导航发展对标准的需要,由全国北斗卫星导航标准化技术委员会组织制定北斗专项标准,推荐有关方面参考采用。本标准由中国卫星导航系统管理办公室提出。本标准由全国北斗卫星导航标准化技术委员会归口。本标准起草单位:国家光电测距仪检测中心、中国卫星导航工程中心、和芯星通科技(北京)有限公司、航天科技集团公司五院五一四所、工业和信息化部电子第五研究所、上
4、海司南卫星导航技术有限公司、清华大学、中国航天标准化研究所。本标准主要起草人:翟清斌、吴海玲、王 健、杨景秋、黄 斌、许丽丽、谭均戈、王小强、李作虎、王永泉、王立端、崔晓伟、泉浩芳。BD 420002-2015 1 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型 OEM 板性能要求及测试方法 1 范围 本标准规定了支持北斗卫星导航系统的GNSS测量型OEM板的性能要求和测试方法。本标准适用于支持北斗系统的GNSS测量型OEM板(以下简称OEM板)的研制、生产和检验。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其
5、最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。BD 110001-2015 北斗卫星导航术语 BD 410004-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机导航定位数据输出格式 BD 410002-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机差分数据格式(一)BD 420003-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型天线性能要求及测试方法 3 术语和定义、缩略语 3.1 术语和定义 BD 110001-2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1 GNSS 测量型 OEM 板 GNSS Geodetic OEM board GNSS测量型接收设备的定位主机板。
6、3.1.2 跟踪灵敏度 tracking sensitivity 用户设备在正常定位后,能够继续保持对导航信号的跟踪和定位所需的最低信号电平。3.1.3 捕获灵敏度 acquisition sensitivity 用户设备在冷启动条件下,捕获导航信号并正常定位所需的最低信号电平。3.1.4 冷启动 cold start 用户设备在星历、历书、时间和位置未知的状态下开机,需要较长时间才能正常定位。BD 420002-2015 2 3.1.5 首次定位时间 time to first fix 用户设备开机后获得首次正确定位的时间。3.1.6 内部噪声水平 interior noise level
7、由OEM板通道间的随机偏差,锁相环、码跟踪环的随机偏差,以及其钟差残差等引起的测距和测相误差。3.1.7 几何精度因子 geometrical dilution of precision(GDOP)表征卫星几何位置布局对GNSS三维位置误差和时间误差综合影响的精度因子。3.1.8 单点定位 single point positioning 利用单台OEM板实时观测量,不使用差分数据进行定位的方法。3.1.9 差分定位 differential positioning 一种提高卫星导航定位精度的技术。在已知点上设置卫星导航基准接收机,根据由此获得的卫星导航观测值或误差修正量,实时或事后提供给差分
8、用户设备,使用户设备接收并利用修正量以提高其定位精度。3.1.10 实时动态测量 real time kinematic survey(RTK)GNSS相对定位技术的一种,主要通过基准站和流动站之间的实时数据链路和载波相对定位快速解算技术,实现高精度动态相对定位。3.2 缩略语 下列缩略语适用于本文件。1PPS1 Pulse Per Second,秒脉冲;BDSBeiDou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统;BDTBeiDou Navigation Satellite System Time,北斗时;GLONASSGLObal NAvigation Sa
9、tellite System,格洛纳斯导航卫星系统;GNSSGlobal Navigation Satellite System,全球卫星导航系统;GPSGlobal Positioning System,全球定位系统;HDOPHorizontal Dilution Of Precision,水平精度因子;PDOPPositional Dilution Of Precision,位置精度因子;RMSRoot Mean Square,均方根;BD 420002-2015 3 RTKReal Time Kinematic Survey,实时动态测量;TTFFTime To First Fix,首次
10、定位时间;UARTUniversal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用异步接收/发送装置。4 要求 4.1 信号接收性能 4.1.1 单北斗系统工作能力 GNSS测量型OEM板应具备在仅接收BDS播发的公开服务信号情况下实现高精度测量解算的能力。4.1.2 通道数与跟踪能力 通道数与跟踪能力的要求和分类见表1。表1 OEM 板通道数与跟踪能力 OEM 板类别 频点数 最小系统组成 通道数 单模单频 1 BDS 12 多模单频 2 BDS、GPS 24 单模多频 2 BDS 24 多模多频 4 BDS、GPS 48 4.1.3 捕获灵敏度 捕获灵敏度要求见
11、表2,各GNSS卫星信号的载波频率可参见附录A的内容。表2 OEM 板捕获灵敏度 GNSS 系统 信号频点 捕获灵敏度 dBm BDS B1,B2,B3-133 L1-132 GPS L2-129 G1-131 GLONASS G2-137 E1-127 Galileo E5,E6-125 4.1.4 跟踪灵敏度 跟踪灵敏度要求见表3。BD 420002-2015 4 表3 OEM 板的跟踪灵敏度 GNSS 系统 信号频点 跟踪灵敏度 dBm BDS B1,B2,B3-136 L1-135 GPS L2-132 G1-134 GLONASS G2-140 E1-130 Galileo E5,E
12、6-128 4.2 精度 4.2.1 单点定位精度 单点定位精度应满足:a)水平定位精度:5m(RMS);b)垂直定位精度:10m(RMS)。4.2.2 静态基线测量精度 静态基线测量精度应至少满足:a)单频 OEM 板静态基线测量的水平标称精度应优于(10 1)D+mm,垂直标称精度应优于(20 1)D+mm;b)多频 OEM 板静态基线测量的水平标称精度应优于(5 1)D+mm,垂直标称精度应优于(10 1)D+mm;c)OEM 板的静态基线测量精度用通过验证的第三方软件处理。4.2.3 内部噪声水平 内部噪声水平应不大于1mm。4.2.4 差分定位精度 4.2.4.1 伪距差分定位 在不
13、大于 50km 的基线上,OEM 板进行伪距差分的水平精度应优于 2m(RMS),垂直精度应优于4m(RMS)。4.2.4.2 RTK 定位测量精度 RTK 测量的水平标称精度应优于(10 1)D+mm,垂直标称精度应优于(20 1)D+mm。4.2.5 观测数据可用率 观测数据的可用率应优于95%。BD 420002-2015 5 4.2.6 观测值精度 观测值精度应满足:a)码伪距观测量精度应优于 15cm;b)载波相位观测量精度应优于 2mm。4.2.7 速度精度 在PDOP 4时,速度精度应优于0.2m/s(RMS)。4.2.8 1PPS 精度 具有授时功能的OEM板,其1PPS输出上
14、升沿、下降沿可设置,脉宽可调,精度应优于50ns(1)。4.3 首次定位时间 冷启动时,在输入卫星导航信号功率电平为-128dBm时,OEM板在概略位置、概略时间、星历和历书未知的状态下开机,到首次能够在其后10s连续输出三维定位误差小于100m的定位数据,所需时间应不超过60s。4.4 重捕获时间 OEM板在输入GNSS卫星信号功率电平为-125dBm且正常工作状态下,GNSS卫星信号短时中断30s,从信号恢复到首次能够在其后10s连续输出三维定位误差小于100m的定位数据,所需时间应不超过2s。4.5 RTK 初始化时间 在不大于8km的基线上,OEM板的RTK初始化时间应不大于10s。4
15、.6 动态性能 最高速度不低于100m/s,加速度不低于20m/s2时,OEM板单点定位精度应满足要求。4.7 输入输出数据内容及格式 输入或输出的数据应包括以下信息:a)输出定位结果数据,应符合 BD 410004-2015 的要求;b)输出原始观测数据,应包括观测历元时刻、观测值及导航电文等,以厂家自定义的 ASCII 码或二进制格式输出,数据更新率至少为 1Hz;c)输入或输出差分信息,应符合 BD 410002-2015 的要求;d)输入或输出控制命令和其他信息。BD 420002-2015 6 4.8 接口 接口要求应满足:a)OEM 板应具有至少一个 UART 输出数据接口,通讯参
16、数可配置;b)具有差分定位功能的 OEM 板应具有至少一个 UART 输入数据接口;c)具有授时功能的 OEM 板应具有至少一个秒脉冲输出接口;d)OEM 板天线入口连接器应稳定可靠。馈电电压的额定工作电压取值(3.3 12)VDC,提供馈电电流不小于 55mA;e)应具备工作状态指示灯。4.9 存储 应具备数据存储能力,可存储配置信息、星历或原始观测值等。4.10 保护 保护要求如下:a)OEM 板天线输入接头应具有短路保护功能;b)OEM 板数据输入、输出接口应具有短路保护功能;c)OEM 板应具备静电保护功能。4.11 电源 在直流额定电压下正常工作,当供电电压偏离额定电压5时,OEM板
17、应能正常工作。当输入电压纹波峰值为50mV时,OEM板应能正常工作。4.12 功耗 OEM板功耗由产品规范规定。4.13 尺寸与重量 OEM板尺寸与重量由产品规范规定。4.14 环境适应性 4.14.1 工作温度 OEM板最高工作温度为70,最低工作温度-40。4.14.2 贮存温度 OEM板最高贮存温度为85,最低贮存温度为-50。4.14.3 振动 OEM板在表4、表5的条件下,应能正常工作,保持结构完好。BD 420002-2015 7 表4 OEM 板正弦振动环境参数 振动模式 位移幅值 mm 加速度幅值 m/s2 频率范围 Hz 3.5 29 10 9200 正弦振动 15 2005
18、00 表5 OEM 板平稳随机振动环境参数 振动模式 加速度谱密度 m2/s3 频率范围 Hz 10 210 1 10200 平稳随机振动 0.3 2002000 5 测试方法 5.1 测试条件 5.1.1 测试环境 应在星座PDOP4的情况下进行测试,且附近没有强电磁干扰源,如通信基站、雷达等。5.1.2 室外基线检验场 室外基线检验场应选择在地质构造坚固稳定、利于长期保存、交通便利的地方建设。检验场的各个观测点应位于周围无显著电磁信号干扰,且点位周围环视高度角10以上无障碍物的地方。检验场的基线距离测定精度应优于被检验设备精度指标三分之一。5.1.3 测试设备 测试设备应检定合格并在有效期
19、内。5.1.4 测试项目 测试项目要求见表 6。BD 420002-2015 8 表6 测试项目一览表 序号 测试项目 性能要求 测试方法 单北斗工作模式 4.1.1 5.2.1 通道数与跟踪能力 4.1.2 5.2.2 捕获灵敏度 4.1.3 5.2.3 1 信号接收性能 跟踪灵敏度 4.1.4 5.2.4 单点定位精度 4.2.1 5.3.1 静态基线测量精度 4.2.2 5.3.2 内部噪声水平 4.2.3 5.3.3 伪距差分定位 4.2.4.1 5.3.4.1 差分定位精度 RTK 定位测量精度 4.2.4.2 5.3.4.2 观测数据可用率 4.2.5 5.3.5 观测值精度 4.
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