BD 520002-2019 北斗定时型用户设备检定规程.pdf
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1、 北斗定时型用户设备检定规程 Verification regulation for BeiDou timing equipments BD 5200022019 2019-12-01 实施 2019-11-07 发布 BD 520002-2019 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 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 概述.2 5 计量特性.3 5.1 1PPS 秒脉冲输出信号.3 5.2 10MHZ 频率输出信号.3 5.3 IRIG-B 码输出信号.3 5.4 串口输出信号.4 5.5 定时精度.4 5.6 守时精度.4 5.7
2、 NTP 输出信号.4 5.8 PTP 输出信号.5 6 通用技术要求.5 6.1 外观及附件.5 6.2 工作正常性.5 7 检定条件.5 7.1 环境条件.5 7.2 测量标准.6 8 检定项目.9 9 检定方法.9 9.1 外观和附件.9 9.2 工作正常性.9 9.3 1PPS 秒脉冲输出信号.9 9.4 10MHZ 频率输出信号.10 9.5 IRIG-B 码输出信号.11 9.6 串口输出信号.13 9.7 定时精度.14 9.8 守时精度.17 9.9 NTP 输出信号.18 9.10 PTP 输出信号.18 10 检定结果的处理.18 11 检定证书.18 12 检定周期.19
3、 附录 A(资料性附录)检定证书格式.20 BD 520002-2019 II 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。本标准附录A是资料性附录。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(SAC/TC 544)归口。本标准主要起草单位:北京卫星导航中心。本标准主要起草人:王礼亮、李 超、韩春阳、孔 敏、高 源、徐鹏鹏、刘丽丽、杨 勇、陈娉娉、胡 阳、宫 磊、王主丰。BD 520002-2019 1 北斗定时型用户设备检定规程 1 范围 本标准规定了北斗定时型用户设备的计量特
4、性、通用技术要求、检定条件、检定项目、检定方法、检定证书、检定周期和检定结果的处理。本标准适用于首次检定、周期检定和维修后检定的北斗定时型用户设备的检定。2 引用文件 下列文件中的有关条款通过引用而成为本标准的条款。凡注日期或版次的引用文件,其后的任何修改单(不包括勘误的内容)或修订版本都不适用于本标准,但提倡使用本标准的各方探讨使用其最新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件,其最新版本适用于本标准。CHB 5.14-2014 北斗用户终端测试系统通用技术规范 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
5、输出格式 BD 420006-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)定时单元性能要求及测试方法 IEEE Std 1588-2008 IEEE Standard for aPrecision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems IRIG Std 200-04 IRIG Serial Time Code Formats,2004 RFC 1305 Network Time Protocol(Version 3)Specification,mplementation and
6、Analysis RFC 2030 Simple Network Time Protocol(SNTP),Version 4 for IPv4,IPv6 and OSI 3 术语和定义、缩略语 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1.1 北斗时 BeiDou Time,BDT 北斗卫星导航系统建立和保持的时间标准,采用国际单位制秒的无闰秒连续时间。北斗时的起始历元是 UTC 2006 年 1 月 1 日的 00:00:00,通过 UTC(NTSC)与 UTC 建立联系。北斗时使用周计数和周内秒表示。3.1.2 相对频率偏差 relative frequency bias 用来描
7、述频率源输出的实际频率值与其标称值符合程度的统计值。3.1.3 频率稳定度 frequency stability 在给定的时间间隔内,由于自身的和(或)环境的因素引起的频率变化范围,通常用规定时间内的频率偏差相对于工作频率比值的阿伦方差表示。BD 520002-2019 2 3.1.4 共视时间比对 common-view time transfer(compare)在一颗导航卫星的视角内,地球上任意两点的授时接收设备可以得到与卫星的时间差,从而得到两点之间时差的方法。3.1.5 秒脉冲 1 Pulse Per Second,1PPS 设备按每秒输出的一个同步脉冲。3.1.6 IRIG-B
8、码 Inter-range instrumentation group-B,IRIG-B 串行时间交换码的一种,分为 IRIG-B(AC)交流码和 IRIG-B(DC)直流码。3.1.7 卫星无线电导航业务 Radio Navigation Satellite Service(RNSS)由用户接收卫星无线电导航信号,自主完成至少 4 颗卫星的距离测量,进行用户位置,速度及时间参数的计算。3.1.8 卫星无线电测定业务 Radio Determination Satellite Service(RDSS)用户至卫星的距离测量和位置计算不是由用户自身独立完成,而是由外部系统通过用户应答方式完成。3
9、.2 缩略语 下列缩略语适用于本标准。BDSBeiDou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统;BDTBeiDou Time,北斗时;NTPNetwork Time Protocol,网络时间协议;PTPPrecision Time Protocol,精密时间协议;SNTPSimple Network Time Protocol,简单网络时间协议;TWSTFTTwo-way Satellite Time and Frequency Transfer,卫星双向时间频率传递;UTCCoordinated Universal Time,协调世界时。4 概述 北斗定
10、时型用户设备(以下简称用户设备)是可在 RNSS 体制、RDSS 体制或兼具双体制下工作,接收北斗卫星信号完成解算、测量、时间修正并复现、输出 BDT 标准时间信号、时码信息、数据信息、状态信息的终端设备。用户设备可为用户提供单向定时、双向定时等服务,主要用途是为地面及航空装备、指挥系统、各种交通工具等提供精确的时间信息。用户设备主要由主机、天线、显示屏(可选)和线缆等组成,其中主机主要由高精度定时型 RNSS 模块、高精度定时型 RDSS 模块、守时模块、主机板、显控和接口等组成,原理框图如图 1 所示。BD 520002-2019 3 图1 定时型用户设备原理框图 5 计量特性 5.1 1
11、PPS 秒脉冲输出信号 1PPS 秒脉冲输出信号应满足如下要求:a)上升沿宽度:10ns;b)脉冲宽度:20 s 200ns;c)上升沿抖动:2ns,1;d)接口电平:TTL/LVTTL 电平;e)阻抗:50。5.2 10MHz 频率输出信号 10MHz 频率信号输出应满足如下要求:a)信号类型:1)输出方波,频率 10MHz,TTL/LVTTL 电平;2)输出正弦波,10dBm 3dBm,接口阻抗 50;b)相对频率偏差:优于 110-9,取样时间为 24h;c)频率稳定度:1)1s 稳定度优于 510-9;2)10s 稳定度优于 110-9;3)100s 稳定度优于 510-10;4)10
12、000s 稳定度优于 510-12;5)1d 稳定度优于 110-12。5.3 IRIG-B 码输出信号 IRIG-B 码输出信号应满足如下要求:a)IRIG-B(DC)时码:高精度定时型 RDSS 模块 高精度定时型RNSS模块 1PPS接口 外频标接口 串行接口 电源 守时 模块 显示控制单元 显示屏(可选)电源接口 主 板 交互信息 天 线 标准时间信号/时码信息 BD 520002-2019 4 1)每秒 1 帧,包含 100 个码元,每个码元 10ms;2)上升沿宽度:20ns;3)上升沿抖动:100ns;4)相对于标准时间 1PPS 信号秒准时沿的时间准确度:优于 1s;5)接口类
13、型:TTL 电平或 RS-422 或 RS-485;6)采用 IRIG Std 200-04 中 IRIG-B000 格式。b)IRIG-B(AC)时码:1)载波频率:1 kHz;2)频率抖动:载波频率的 1;3)信号幅值(峰峰值):高幅值为 3 V12 V 可调,典型值为 10 V;低幅值符合 3:16:1 调制比要求,典型调制比为 3:1;4)输出阻抗:600,变压器隔离输出;5)与标准时间 1PPS 信号秒准时点的时间准确度:优于 10s;6)采用 IRIG Std 200-04 中 IRIG-B120 格式。5.4 串口输出信号 串口输出信号应满足如下要求:a)报文格式:支持 BD 4
14、10004-2015 中的 ZDA 语句格式和自定义格式;b)报文帧头与标准时间秒脉冲(1PPS)的前沿对齐,同步误差1s;c)接口形式:RS-232C/RS-422/RS-485,具体要求应符合 BD 420006-2015 要求,波特率可设;d)输出路数:用户可定制。5.5 定时精度 根据用户设备的工作模式,设备在经过主机单元延迟、天线延迟和电缆延迟修正后,输出时标信息 1PPS 信号(相对于北斗时 BDT)的定时精度应符合表 1 规定。表 1 定时精度 工作模式 RNSS RDSS 单向定时模式 50ns 50ns 双向定时模式-10ns 5.6 守时精度 守时精度应优于 10 s/d(
15、天线断开 24h 后)。5.7 NTP 输出信号 NTP 输出信号应满足如下要求:BD 520002-2019 5 a)工作模式:客户端/服务器端;b)同步精度:时钟处于跟踪锁定状态时,工作在客户端模式下的同步精度应满足:1)局域网:优于 10ms;2)广域网:优于 500ms;c)网络接口:RJ45;d)支持的协议:RFC 1305(NTP)和 RFC 2030(SNTP)。5.8 PTP 输出信号 PTP 输出信号应满足如下要求:a)工作模式:主钟/从钟;b)同步精度:时钟处于跟踪锁定状态时,在局域网内同步精度优于 1s;c)网络接口:RJ45;d)支持的协议:IEEE Std 1588-
16、2008(PTPv2)。6 通用技术要求 6.1 外观及附件 外观及附件应满足以下要求:a)被检用户设备各组成部分外观应完好,表面镀涂层光洁美观、均匀一致,不应有气泡、龟裂、脱落等缺陷;b)设备序列号清晰明显,不应涂改或脱落;c)接插部位不应有松动滑丝现象;d)主机、天线、配套线缆、随机资料(包括技术说明书、使用维修手册、产品履历书、产品合格证、装箱清单)等附件应配套齐全,并与技术说明书一致。6.2 工作正常性 工作正常性应满足以下要求:a)用户设备通电开机后应正常启动,各种信号灯、显示系统、按键工作正常;b)用户设备应具有开机自检和整机工作状态巡检功能,应实时给出整机工作状态指示;c)若存在
17、故障应给出故障告警指示;d)用户设备锁定卫星时间、接收信号强度、数据传输性能等应符合随机技术说明书要求。7 检定条件 7.1 环境条件 7.1.1 分类 检定按环境条件分为仿真环境检定和实星环境检定,仿真环境检定主要用于对设备的定量考核BD 520002-2019 6 检定,实星环境检定主要用于对设备的定性验证检定。出现差异时,以仿真环境检定结果作为仲裁依据。7.1.2 仿真环境检定 仿真环境检定条件应满足以下要求:a)实验室环境下检定,无影响正常工作的电磁干扰;b)温度:20C 5C;c)相对湿度:20%80%;d)可采用无线或有线检定方式。7.1.3 实星环境检定 实星环境检定条件应满足以
18、下要求:a)室外单元:-40C55C;b)室内单元:-20C55C;c)检定现场周围无影响用户设备和测量标准正常工作的机械振动、冲击和电磁场干扰;d)采用无线检定方式。7.2 测量标准 7.2.1 仿真环境检定 7.2.1.1 仿真测试系统组成 仿真环境检定主要依托仿真测试系统完成。仿真测试系统由控制与评估单元、信号模拟器、入站信号接收机、IRIG-B 码解调器、时间间隔计数器、数字示波器、频谱仪、有线测试环境、无线测试环境和时频标准等组成,如图 2 所示。仿真测试系统各部分要求应符合 CHB 5.14-2014 中的规定。BD 520002-2019 7 接收与发射天线被测设备1被测设备1测
19、试控制与评估单元信号模拟器信号模拟器入站信号接收机入站信号接收机数据导入数据导出被测设备 2被测设备 2无线测试有线测试时频标准时频标准1PPS10MHz1PPS10MHz图例:导航信号测试数据网络IRIG-B码解调器IRIG-B码解调器时间间隔计数器时间间隔计数器数字示波器/频谱仪数字示波器/频谱仪IRIG-B码1PPS10MHz 图2 仿真测试系统组成示意图 测试控制与评估单元主要功能是实现测试过程的控制、测试结果的评估与存储。信号模拟器主要功能是进行卫星星座模拟、用户轨迹模拟及观测数据模拟,并生成射频信号。同时该单元具备干扰信号模拟功能,满足用户设备的抗干扰性能的测试要求。入站信号接收机
20、主要功能是完成被测用户设备 L 波段入站信号的捕获、跟踪、解调,实现信息解析,功率、频率和伪距测量。有线测试环境通过射频信号端口、测试控制端口,为被测用户设备提供有线测试信号和测试控制;无线测试环境包括微波暗室、测试转台、信号发射与接收天线和测试控制端口,为被测用户设备提供整机无线测试条件。时频标准主要功能为系统其余各单元提供所需的时间(1PPS 脉冲信号)标准、频率(10MHz频率信号)标准。时间频率标准溯源至北斗标准时间,能够满足各类设备需求。时间间隔计数器、数字示波器、频谱仪、IRIG-B 码解调器测量标准见 7.2.1.47.2.1.7。7.2.1.2 1PPS 脉冲信号标准 1PPS
21、 脉冲信号标准应满足以下要求:a)电平:LVTTL/TTL;b)上升沿宽度(电平 10%90%)不大于 10ns;c)上升沿抖动(1):0.1ns;d)阻抗:50。BD 520002-2019 8 7.2.1.3 10MHz 频率信号标准 10MHz 频率信号标准应满足以下要求:a)相对频率偏差:优于 5 10-11;b)频率稳定度:优于 1 10-10/s。7.2.1.4 时间间隔计数器 时间间隔计时器应满足以下要求:a)频率测量精度:优于 0.001Hz;b)频率分辨率:优于 12bit;c)时间间隔结果范围:-1ns105s;d)时间间隔测量精度:优于 150ps。7.2.1.5 数字示
22、波器 数字示波器应满足以下要求:a)测量带宽:不低于 200MHz;b)采样率:不低于 1GS/s;c)采集系统时间分辨率:优于 40ps;d)时基分辨率:优于 200fs;e)触发抖动 RMS:优于 100fs。7.2.1.6 频谱仪 频谱仪应满足以下要求:a)频率范围:3Hz26.5GHz;b)电平测量动态范围:120dB;c)相对电平测量最大允许误差:0.2dB。7.2.1.7 IRIG-B 码解调器 IRIG-B 码解调器应满足以下要求:a)输入 IRIG-B(AC)码幅度为 0.5V10V P-P,调制比为 2:16:1;b)输入 IRIG-B(DC)码幅度为 0V5V;c)解码输出
23、接口:RS232/RS422;d)差分 IPPs 信号可通过单独的通路以 RS422 接口输出;e)IRIG-B(AC)码解码误差优于 12 s,IRIG-B(DC)码解码误差优于 1 s。7.2.2 实星环境检定 实星环境检定下,1PPS 秒脉冲输出信号、10MHz 频率输出信号、10MHz 频率信号、时间间隔BD 520002-2019 9 计数器、数字示波器、频谱仪、IRIG-B 码解调器测量标准同 7.2.1.27.2.1.7。8 检定项目 检定项目包括外观和附件,工作正常性和计量特性,如表 2 所示。表 2 检定项目一览表 序号 检定项目 检定类别 首次检定 周期检定 维修后检定 1
24、 外观及附件+2 工作正常性+3 1PPS 秒脉冲输出信号+4 10MHz 频率输出信号+5 IGIR-B 码输出信号+6 串口输出信号+7 定时精度+8 守时精度+9 NTP 输出信号-10 PTP 输出信号-注:“+”为必检项目,“-”为可选检定项目。由送检方和检定方协商确定采用仿真环境检定或实星环境检定方式。9 检定方法 9.1 外观和附件 采用目测法人工手动对设备外观及随机附件进行检查,结果应符合 6.1 的要求。9.2 工作正常性 设备通电开机后,采用目测法人工手动对设备进行检查,结果应符合 6.2 的全部要求。9.3 1PPS 秒脉冲输出信号 9.3.1 仿真环境检定 检定方式如下
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