BD 420024-2019 北斗_全球卫星导航系统(GNSS)地理信息采集高精度手持终端规范.pdf
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1、 2019-11-07 发布 2019-12-01 实施 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)地理 信息采集高精度手持终端规范 Specification for BDS/GNSS high precision geographic information collection handheld terminal BD 4200242019 II BD 4200242019 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.2 3.1 术语和定义.2 3.2 缩略语.2 4 要求.3 4.1 组成.3 4.2 功能.4 4.3 性能.4 4.4 外观.6
2、4.5 电源.6 4.6 环境适应性.7 4.7 电磁兼容性.7 4.8 安全性.7 4.9 可靠性.8 5 测试方法.8 5.1 概述.8 5.2 检验场地和检验设备.8 5.3 导航.8 5.4 设置.8 5.5 信号接收.9 5.6 时间特性.9 5.7 定位精度.10 5.8 数据采集.11 5.9 数据加工.11 5.10 数据存储与输出.11 5.11 通信.12 BD 4200242019 II 5.12 显示.12 5.13 运行环境.12 5.14 外观.12 5.15 电源.12 5.16 环境适应性.12 5.17 电磁兼容性.13 5.18 安全性.13 5.19 可靠
3、性.13 6 质量评定程序.14 6.1 检验分类.14 6.2 鉴定检验.14 6.3 质量一致性检验.15 7 包装与运输.17 7.1 包装.17 7.2 贮存.18 7.3 运输.18 8 使用说明.18 8.1 使用说明(书)的编写.18 8.2 使用说明的验证方法.18 附录 A(规范性附录)产品不合格分类.19 参考文献.21 BD 4200242019 III 前 言 为适应我国卫星导航发展对标准的需要,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。本规范由中国卫星导航系统管理办公室提出。本规范由全国北斗卫星导航标准化技术委员会(SAC/TC 54
4、4)归口。本规范起草单位:山东北斗华宸导航技术股份有限公司、清华大学、武汉大学、广州中海达卫星导航技术股份有限公司、上海司南卫星导航技术股份有限公司、上海华测导航技术股份有限公司、国家光电测距仪检测中心、中国航天标准化研究所、国家无线电监测中心检测中心。本规范主要起草人:白征东、曾润国、丁志刚、牛静静、刘 晖、姜军毅、王永泉、王立端、赵 毅、翟清斌、许冬彦、孙 硕。BD 4200242019 1 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)地理信息采集 高精度手持终端规范 1 范围 本规范规定了北斗/全球卫星导航系统(GNSS)地理信息采集高精度手持终端的功能、性能、测试环境、测试内容、检验方法等内容。
5、本规范适用于北斗/全球卫星导航系统(GNSS)地理信息采集高精度手持终端(以下简称终端)的研制、生产、检验和使用。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,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 4208-2008 外壳防护等级(IP 代码)GB 9969 工业产品使用说明书 总则 GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验第 2 部分:试验方法试验 Fc:振动(正弦)GB/T 2828.1-2012 计数抽样检验程序第 1 部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 G
6、B/T 2829-2002 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)GB/T 4857.5 包装运输包装件跌落试验方法 GB/T 6388-1986 运输包装收发货标志 GB/T 17626.3-2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场抗扰度试验 CH 8016-95 全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程 SJ/T 11421-2010 GNSS 测量型接收设备通用规范 BD 110001-2015 北斗卫星导航术语 BD 410001-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机数据自主交换格式 BD 410002-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机
7、差分数据格式(一)BD 410003-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机差分数据格式(二)BD 4200242019 2 BD 420002-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型 OEM 版性能要求及测试方法 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 BD 420009-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型接收机通用规范 BD 420012-2015 北斗/全球卫星导航系统(GNSS)信号模拟器性能要求及测试方法要求。3 术语和定义、缩略语 3.1 术语和定义 BD110001-2015 界定的以及
8、下列术语和定义适用于本规范。3.1.1 数据链 data link 终端进行实时动态测量时所使用的通信链路。3.1.2 捕获灵敏度 acquisition sensitivity 终端在冷启动条件下,捕获导航信号并正常定位所需的最低信号电平。3.1.3 跟踪灵敏度 tracking sensitivity 终端在正常定位后,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。3.1.4 整周模糊度 integer ambiguity GNSS 卫星信号从发射点到接收点之间的距离所对应的载波整周个数。该数据值无法直接测量得到,也称为整周未知数。3.1.5 网络RTK network Real-
9、Time Kinematic(RTK)positioning 由数据处理中心对覆盖在一定范围内多个基准站的同步观测数据进行处理,生成差分数据并通过网络播发,该区域内的终端接收卫星信号和差分信息,实现实时动态定位(RTK)的技术。3.2 缩略语 下列缩略语适用于本规范。BDSBeiDou Navigation Satellite System,北斗卫星导航系统 GPSGlobal Positioning System,全球定位系统(美国)BD 4200242019 3 GLONASSGlobal Navigation Satellite System,格洛纳斯卫星导航系统 GNSSGlobal
10、Navigation Satellite Systems,全球卫星导航系统 HDOPHorizontal Dilution of Precision,平面位置精度衰减因子 MTBFMean Time Between Failure,平均故障间隔时间 PDOPHorizontal Dilution of Precision,位置精度衰减因子 POIPoint Of Interest,兴趣点 RTKReal Time Kinematic,实时动态(载波相位差分定位)RTDReal Time Differential,实时(动态伪距)差分(定位)RMSRoot Mean Square,均方根 VDO
11、PVertical Dilution of Precision,高程精度衰减因子 4 要求 4.1 组成 终端由若干模块组成,一般包括:GNSS 接收天线、GNSS 解算模块、处理模块、显示模块、存储模块、摄像模块、I/O 模块、通信模块、电源模块、及数据采集软件和附件等(数据线、腕带、挂绳和触笔等)。GNSS接收天线GNSS接收天线GNSS解算模块GNSS解算模块处理模块处理模块通信模块通信模块电源模块电源模块摄像模块摄像模块数据采集软件数据采集软件操作系统操作系统显示模块显示模块I/O模块I/O模块存储模块存储模块 图1 终端组成 BD 4200242019 4 4.2 功能 4.2.1
12、导航 具备导航功能,可设计、存储、显示航线、按已知航线导航。4.2.2 设置 具备以下设置功能:a)可进行截止高度角、采样率、基准站坐标等设置。b)可设置采集项目,对 POI 位置和属性等进行测定和设置。c)可进行差分数据和网络通信数据配置。d)可进行坐标系统和投影参数等设置。e)可进行存储格式、路径、文件名称等设置。4.3 性能 4.3.1 信号接收 4.3.1.1 通道数与跟踪能力 通道数不低于 24,至少支持 BDS B1、GPS L1,可支持 GLONASS G1。4.3.1.2 捕获灵敏度 BDS、GPS、GLONASS 各信号频点捕获灵敏度优于-133dBm。4.3.1.3 跟踪灵
13、敏度 BDS、GPS、GLONASS 各信号频点跟踪灵敏度优于-136dBm。4.3.2 时间特性 4.3.2.1 首次定位时间 冷启动首次定位时间应不超过 60s,温启动首次定位时间应不超过 40s,热启动首次定位时间应不超过 20s。4.3.2.2 RTK 初始化时间 单频 RTK 初始化时间应不超过 120s,双频 RTK 初始化时间应不超过 20s。4.3.3 定位精度 4.3.3.1 单点定位精度 单点定位水平精度应优于 5m(RMS),垂直精度 优于 10m(RMS)。BD 4200242019 5 4.3.3.2 RTD 定位精度 伪距差分水平精度应不大于 3m(RMS),垂直精
14、度不大于 5m(RMS)。4.3.3.3 RTK 定位精度 RTK 定位精度表示为:a+bD,其中 a 为固定误差,单位 mm,b 为比例误差,单位 mm/km,D 为基线长度,单位 km。终端采用外接天线进行 RTK 测量,RTK 水平精度应优于(20+1 106D)mm,垂直精度应优于(40+1 106 D)mm。4.3.4 数据采集 终端可以输入、显示图形及数据,采集要求如下:a)具有点、线、面、三维(选配)等数据的采集能力,并可按地理信息国标编码赋予属性;b)可记录运动轨迹;c)内置摄像头不低于 500 万象素,可录音、录像、拍照,支持自动对焦;照片附带拍摄时间和坐标等信息,可注释说明
15、;d)具备地图加载功能,支持多种栅格及矢量数据的处理,如 BMP、TIFF、JPEG 等格式,支持行业数字化地图。4.3.5 数据加工 可坐标转换、地图投影,具有基本数据字典,要求如下:a)支持 CGCS2000 坐标系、WGS84 坐标系、北京 54 坐标系、西安 80 坐标系、地方坐标系间的坐标相互转换;b)支持 3 带、6 带高斯投影;c)支持图形绘制和图形放大、缩小、平移、旋转,鹰眼等图形显示,支持长度计算、面积计算等;d)具备基本地图符号库;e)支持图斑勾绘等工作。4.3.6 数据存储与输出 终端可存储基础数据和观测数据,可对数据进行查询、浏览及输出,要求如下:a)存储空间不低于32
16、G;b)存储格式兼容主流GIS数据格式,shp、dxf、csv等;c)支持对数据按属性、POI代码等方式查询;d)可定制输出文档报表,支持照片、图形、报表的输出;BD 4200242019 6 e)支持与外部设备进行数据交换,支持APP方式与信息中心实现信息交换。4.3.7 通信 终端应具备移动通信模块,可传输数据和影像,可接收差分数据,要求如下:a)终端至少配备3G及以上无线通信模块;b)可配备:串行接口、蓝牙、SIM卡;c)数据传输模块速率不低于192KB/S;d)支持多种差分数据格式,RTCM3.x、RTCM2.x。4.3.8 显示 显示应满足如下要求:a)显示屏一般不小于6英寸;b)终
17、端显示屏可在户外强光下清晰显示;c)应具有实时显示卫星状态、载噪比、定位结果、定位精度、及HDOP、VDOP、PDOP的功能。4.3.9 运行环境 运行环境要求如下:a)终端具有人机交互界面,采用可视化操作系统,如 Windows、IOS、Android 等;b)系统运行内存不低于 1GB,扩展存储卡最大支持容量不低于 32GB;c)终端计算能力要求:CPU 主频不低于 800MHz。4.4 外观 外观要求如下:a)终端各连接部件的连接应稳定可靠;b)终端表面应没有划痕、裂缝和变形;c)终端尺寸与重量应便于携带;d)终端各按键应操作灵活、无卡滞现象。4.5 电源 电源要求如下:a)应有内置电池
18、和外接电源接口,内置电池应能保证连续工作不少于 8h;b)在电源电压相对标称值变化 10%的情况下,终端应能正常工作;应能通电自检测、电源电压过高保护和过低报警,在非正常断电时,应能保存数据。BD 4200242019 7 4.6 环境适应性 4.6.1 温度 终端正常工作温度范围:-2060,存储温度范围:-4075。4.6.2 湿热 终端应能够在温度为 40,相对湿度为 95%的环境下正常工作。4.6.3 振动 符合 GB/T 2423.10-2008 相关要求,终端经过表 1、表 2 条件下的测试后,应能正常工作,保持结构完好。表1 终端正弦振动参数 振动模式 位移幅值(mm)加速度幅值
19、(m/s)频率范围(Hz)正弦振动 3.5 29 10 9200 15 200500 表2 终端平稳随机振动参数 振动模式 加速度谱密度(m/s)频率范围(Hz)平稳随机振动 10 210 1 10200 0.3 2002000 4.6.4 防水、防尘 终端应不低于 GB 4208-2008 中规定的 IP65 外壳防护等级,即:不能完全防止尘埃进入,但进入的灰尘量不得影响终端的正常运行,不得影响安全;外壳喷水无漏水。4.6.5 防冲击(防摔)终端无外包装下 1.0m 高自由落地,终端加电后正常工作。4.7 电磁兼容性 4.7.1 辐射骚扰场强 按照 GB 9254-2008 等级 B ITE
20、 所规定的极限要求和 6.2.1GHz 以上的限值要求。4.7.2 射频电磁场辐射抗扰度 按照 GB/T 1726.3-2006 等级 3 所规定的要求。4.8 安全性 安全性要求如下:a)接口端应有防插错措施并有明显标记;BD 4200242019 8 b)接口应具有防静电功能;c)应具有偶然极性反接的保护措施。4.9 可靠性 终端的平均故障间隔时间(MTBF)最低可接受值为 3000h。5 测试方法 5.1 概述 检验应在 PDOP4 的情况下进行。地理信息采集软件应采用终端供应商提供的配套软件。5.2 检验场地和检验设备 5.2.1 场地 检验场地分为室内检测和室外检测,要求如下:a)室
21、外检验场地应选择在地质构造坚固稳定、利于长期保存、交通便利的地方进行;b)检验场地的各个检验点应远离高压输电线路和微波无线电信号传送通道,其距离不小于50m;检验场地远离大功率无线电发射源,其距离不小于 200m;点周围环视高度角 10以上无障碍物;附近不应有强烈反射卫星信号的物体,如大型建筑物、水面等;天线安装高度应高于地面 1m 以上;c)检验场地的已知检测点坐标应是 CGCS2000 或 WGS-84 坐标系下的大地坐标,点位精度达到 5mm。5.2.2 检验设备 检验设备要求如下:a)室内检测设备:多系统多频点(BDS B1、B2、B3;GPS L1、L2;GLONASS G1、G2)
22、信号模拟器、稳压电源、BDS/GPS/GNSS 信号转发器,信号模拟器应满足 BD 420012-2015的要求;b)检验设备应定期检验合格,并在有效期内。5.3 导航 实际操作终端检查终端是否具备设置航线、显示航线、按航线导航的功能。5.4 设置 设置步骤如下:a)开机检查是否可进行截止高度角、采样率、基准站坐标等设置;b)开机检查数据采集信息设置,是否可进行采集项目、POI 位置和属性设置等;BD 4200242019 9 c)检查差分参数设置:是否可进行差分网络 RTK 通信数据配置;d)检查是否可进行 CGCS2000 坐标系、WGS84 坐标系、BJ54 坐标系、西安 80 坐标系不
23、同坐标系统之间转换和 3、6高斯投影变换。5.5 信号接收 5.5.1 通道数与跟踪能力 按 BD 420009-2015 中 5.8.2 的测试方法进行。5.5.2 捕获灵敏度 按 BD 420009-2015 中 5.8.3 的规定的方法进行。5.5.3 跟踪灵敏度 按 BD 420009-2015 中 5.8.4 规定的方法进行。5.6 时间特性 5.6.1 冷启动首次定位时间 使用 GNSS 卫星信号模拟器进行检测。在输入卫星导航信号功率电平为-128dBm 时,终端在概略位置、概略时间、星历和历书均未知的状态下开机,到能够三维定位,首次定位并连续 10s 输出,记录误差小于 100m
24、 的定位所需的时间。5.6.2 温启动首次定位时间 使用 GNSS 卫星信号模拟器进行检测。在输入卫星导航信号功率电平为-128dBm 时,终端在概略位置、概略时间、历书已知,星历未知的状态下开机,到能够三维定位,首次定位并连续 10s 输出,记录误差小于 100m 的定位所需的时间。5.6.3 热启动首次定位时间 使用 GNSS 卫星信号模拟器进行检测。在输入卫星导航信号功率电平为-128dBm 时,终端在概略位置、概略时间、星历和历书均已知的状态下开机,到能够三维定位,首次定位并连续 10s 输出,记录误差小于 100m 的定位所需的时间。5.6.4 RTK初始化时间 选择两个不超过 8k
25、m 的已知坐标点,在一个已知坐标点设置差分基准站,基准站播发北斗/GPS/GLONASS 载波相位差分改正数据。将终端分别设置成单北斗、北斗/GPS/GLONASS RTK 差分模式。终端开机,成功单点定位后,接收基准站差分信息,记录从获得浮动解到获得固定解的时间,连续观测 10 次,取平均值为 RTK 初始化时间。BD 4200242019 10 5.7 定位精度 5.7.1 单点定位精度 将终端安置在检验场地的已知坐标点上,伪距单点定位模式,1 s 采样率。得到定位结果后,开始存储坐标,记录数据 100 个,按公式(1)、(2)计算单点定位精度。()+().(1)().(2)式中:mh,m
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