JJF 1922-2021 GNSS导航信号采集回放仪校准规范-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 9 2 22 0 2 1G N S S导航信号采集回放仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rG N S SS i g n a lR e c o r d&P l a y b a c kI n s t r u m e n t s 2 0 2 1-1 0-1 8发布2 0 2 2-0 4-1 8实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布G N S S导航信号采集回放仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o r
2、G N S SS i g n a lR e c o r d&P l a y b a c kI n s t r u m e n t sJ J F1 9 2 22 0 2 1 归 口 单 位:全国卫星导航应用专用计量测试技术委员会 主要起草单位:北京市计量检测科学研究院中国计量科学研究院 参加起草单位:北京东方计量测试研究所湖南卫导信息科技有限公司 本规范委托全国卫星导航应用专用计量测试技术委员会负责解释J J F1 9 2 22 0 2 1本规范主要起草人:梁 炜(北京市计量检测科学研究院)梁 坤(中国计量科学研究院)仲崇霞(北京市计量检测科学研究院)参加起草人:许丽丽(北京东方计量测试研究所)
3、吴锦铁(北京市计量检测科学研究院)张勇虎(湖南卫导信息科技有限公司)何梓滨(北京东方计量测试研究所)J J F1 9 2 22 0 2 1目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语及定义(1)4 概述(1)5 计量特性(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(3)7 校准项目和校准方法(4)7.1 校准项目(4)7.2 校准方法(4)7.2.1 外观及功能检查(4)7.2.1.1 外观检查(4)7.2.1.2 功能检查(4)7.2.2 采集信号输入功率范围(5)7.2.3 3d B采集带宽(5)7.2.4 带内杂散(6)7.2.5 回放信号频率(6)
4、7.2.6 回放信号功率电平(7)7.2.7 回放信号相位噪声(7)7.2.8 内部晶振频率(7)7.2.9 载噪比一致性(7)7.2.1 0 定位一致性(8)8 校准结果表达(8)9 复校时间间隔(9)附录A 校准原始记录格式(1 0)附录B 校准证书内页格式(1 3)附录C 校准结果的不确定度评定示例(1 6)J J F1 9 2 22 0 2 1引 言 J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 0 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。本规范为首次发布
5、。J J F1 9 2 22 0 2 1G N S S导航信号采集回放仪校准规范1 范围本规范 适 用 于 采 集、回 放G P S、B D S、G L ONA S S和G a l i l e o卫 星 导 航 信 号 的GN S S导航信号采集回放仪(以下简称采集回放仪)的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:G B/T1 9 3 9 1 全球定位系统(G P S)术语及定义凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语及定义3.1 回放载噪比偏差 p l a y b a c kc a r r i e rn o
6、 i s er a t i oo f f s e t导航接收机接收导航模拟器信号解算的载噪比,与同一导航接收机接收采集回放同一场景导航信号解算的载噪比之差。3.2 回放定位偏差 p l a y b a c kp o s i t i o no f f s e t导航接收机接收导航模拟器信号解算的定位偏差,与同一导航接收机接收采集回放同一场景导航信号解算的定位偏差之差。3.3 回放定位精密度偏差 p l a y b a c kp o s i t i o np r e c i s i o no f f s e t导航接收机接收导航模拟器信号解算的定位精密度,与同一导航接收机接收采集回放同一场景导航信
7、号解算的定位精密度之差。3.4 载噪比一致性 c o n s i s t e n c yo f c a r r i e r t on o i s er a t i o导航接收机接收导航模拟器信号和接收采集回放仪回放同一场景卫星导航信号,前后两次解算的载噪比的一致程度,用回放载噪比偏差表示。3.5 定位一致性 c o n s i s t e n c yo fp o s i t i o n导航接收机接收导航模拟器的信号和接收采集回放仪回放同一场景卫星导航信号,前后两次解算的定位偏差及定位精密度的一致程度,用回放定位偏差和回放定位精密度偏差表示。4 概述采集回放仪能够采集真实环境下的卫星导航信号,并
8、将采集到的信号进行存储、回放,主要用于GN S S导航终端的测试。其原理框图如图1所示,主要由滤波放大、下变频、模数转换、中央处理器、存储单元、数模转换、上变频、滤波衰减等单元构成。1J J F1 9 2 22 0 2 1图1 GN S S信号采集回放仪原理图5 计量特性5.1 采集信号功率范围-1 1 0d B m-5 0d B m。5.2 3d B采集带宽1 0MH z 8 0MH z。5.3 带内杂散优于-3 0d B c。5.4 回放信号频率相对频率偏差:优于11 0-7。5.5 回放信号功率功率范围:-1 1 0d B m-3 0d B m;最大允许误差:2d B。5.6 相位噪声(
9、-1 0 0-6 5)d B c/H z(频偏1 0 0H z);(-1 1 0-7 0)d B c/H z(频偏1k H z);(-1 2 0-8 0)d B c/H z(频偏1 0k H z);(-1 3 0-8 5)d B c/H z(频偏1 0 0k H z);(-1 4 0-9 0)d B c/H z(频偏1MH z)。5.7 内部晶振频率相对频率偏差:优于11 0-7;1s频率稳定度:优于51 0-8。5.8 载噪比一致性回放载噪比偏差:1d B。5.9 定位一致性回放定位偏差:2m;回放定位精密度偏差(2):2m。注:以上技术指标不做合格性判定,仅提供参考。6 校准条件6.1 环
10、境条件2J J F1 9 2 22 0 2 1供电电源:电压(2 2 02 2)V,频率(5 01)H z;环境温度:(2 05)范围内任一点,温度变化最大允许误差:2;相对湿度:8 0%;周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 信号发生器频率:1GH z 3GH z,最大允许误差:11 0-8;功率范围:-1 2 0d B m-3 0d B m,最大允许误差:2d B;-3 0d B m0d B m,最大允许误差:0.5d B;相位噪声:优于被测采集回放仪1 0d B。6.2.2 频谱分析仪频率:1 0MH z 8GH z;功率范围:-1 2 0d
11、B m-3 0d B m,最大允许误差:3d B;-3 0d B m1 0d B m,最大允许误差:1d B。6.2.3 测量接收机频率:1 0MH z 8GH z;功率范围:-1 2 0d B m-3 0d B m,最大允许误差:2d B;-3 0d B m0d B m,最大允许误差:0.5d B。6.2.4 相噪分析仪频率:1GH z 3GH z;频偏:1H z 1MH z;本底相位噪声:优于被测采集回放仪1 0d B。6.2.5 GN S S导航模拟器支持模拟GN S S卫星导航信号;功率:输出范围(-1 4 0-5 0)d B m(带内功率);最大允许误差:2d B;伪距分辨力:0.0
12、 5m。6.2.6 参考GN S S导航接收机支持接收GN S S卫星导航信号,可单频点定位解算;定位偏差:2m;定位精密度(2):2m;重复性(模拟测试):载噪比0.2d B,定位偏差0.5m,定位精密度0.5m。6.2.7 频标比对器频率:1MH z、5MH z、1 0MH z;1s比对不确定度:优于11 0-1 1。6.2.8 参考频率标准频率:1MH z、5MH z、1 0MH z;相对频率偏差:优于11 0-1 0。6.2.9 低噪声放大器3J J F1 9 2 22 0 2 1频率:1.1GH z 1.7GH z;增益:2 0d B4 0d B;附加相位噪声:优于被测采集回放仪1
13、0d B。6.2.1 0 功分器频率:1GH z 3GH z;驻波比:1.5d B。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目功能检查及校准项目见表1。表1 功能检查及校准项目表序号校准项目名称条款1外观及功能检查7.2.12采集信号输入功率范围7.2.233d B采集带宽7.2.34带内杂散7.2.45回放信号频率7.2.56回放信号功率电平7.2.67回放信号相位噪声7.2.78内部晶振频率7.2.89载噪比一致性7.2.91 0定位一致性7.2.1 07.2 校准方法7.2.1 外观及功能检查7.2.1.1 外观检查被校采集回放仪外观应完好无损,无影响正常工作的机械损伤,其开关、按键、旋钮应
14、正常,显示屏能正常显示。被校仪器通电后,应能正常工作,并按规定时间进行预热。7.2.1.2 功能检查采集回放支持的导航信号:图2 采集回放频点连接图a)仪器连接如图2所示,在导航模拟器与采集回放仪之间串联低噪放,隔离采集回放仪采集端直流馈电,同时与实际采集导航信号时天线中低噪放条件一致。4J J F1 9 2 22 0 2 1b)导航模拟器仿真采集回放仪支持的导航信号,静止场景,可见卫星数不少于1 0颗,关闭所有误差来源,信号功率设置为-1 2 0d B m,采集回放仪采集1 0m i n。c)采集回放仪回放记录的导航信号,信号幅度在接收机输入范围内,导航接收机应能接收解算相应频点的导航信号,
15、定位偏差小于5 0m。7.2.2 采集信号输入功率范围a)仪器连接如图2所示。b)导航模拟器仿真采集回放仪支持的导航信号,静止场景,可见卫星数不少于1 0颗,关闭所有误差来源,调节模拟器的输出功率,使模拟器输出功率减去低噪放增益后的带内功率为采集回放仪的最大输入功率Pi n m a x,采集回放仪采集1 0m i n。c)采集回放仪回放记录的导航信号,信号幅度在接收机范围内,导航接收机接收导航信号,解算的定位偏差小于5m。d)调节模拟器的输出功率,使模拟器输出功率减去低噪放增益后的带内功率为采集回放仪的最小输入功率Pi n m i n,采集回放仪采集1 0m i n,重复步骤c)。e)选择不同
16、通道导航信号频点,重复步骤b)d)。7.2.3 3d B采集带宽图3 采集带宽校准连接图a)仪器连接如图3所示,信号发生器和频谱分析仪参考频率同源,在信号发生器与采集回放仪之间串联隔直器。b)采集回放仪设置为任一通道采集功能(单频点或多频点),采集带宽fb w,采集比特位适当(推荐4b i t)。c)采集回放仪通道中心频率为f0(导航频点或说明书规定的频率值),信号发生器设置为正弦波单次扫频功能,扫频步进5 0k H z,步进时间2 0m s,扫频起始频率为f0-12fb w-5MH z,终止频率为f0+12fb w+5MH z,信号幅度设为-5 0d B m。采集回放仪开始采集,信号发生器启
17、动扫频信号,扫频完成后停止采集,保存采集文件。d)频谱分析仪扫频范围与信号发生器一致,参考电平高于回放电平1 0d B,分辨力带宽、视频带宽自动,显示设为最大保持功能。设置回放功率电平为最大,回放采集的扫频信号,频谱分析仪记录完整波形曲线。用光标读取f0处功率电平P0,在波形曲线上用相对光标分别读取f0左右两侧功率下降3d B时的频率fL、fR,按公式(1)计算采集带宽:fb w=fR-fL(1)式中:fb w 采集带宽,MH z;fL 中心频率左侧功率下降3d B处频率值,MH z;5J J F1 9 2 22 0 2 1fR 中心频率右侧功率下降3d B处频率值,MH z。e)改变采集带宽
18、,重复(b)(d)。如采集回放仪没给出具体中心频率和采集带宽值,设置扫频信号起始频率和终止频率,使扫频范围大于采集导航信号包含的最大频率范围,测量实际采集带宽值。7.2.4 带内杂散a)仪器连接如图3所示。b)信 号 发 生 器 频 率 设 置 为 采 集 回 放 仪 可 以 采 集 的 任 一 频 点f0,幅 度 设 为-5 0d B m(或采集回放仪支持的信号幅度范围内较大值)。c)采集回放仪设置采集带宽大于导航信号带宽,量化比特位为最大值,采集信号发生器信号5m i n。d)将采集回放仪回放信号功率设为最大值,用频谱分析仪测量回放信号峰值功率L1与被测导航信号带宽内的杂波最大功率值Lz,
19、按公式(2)计算带内杂散:A=Lz-L1(2)式中:A 带内杂散,d B c;L1 回放信号峰值功率,d B m;Lz 带内杂波最大功率,d B m。e)选择不同通道导航信号频点,重复步骤b)d)。7.2.5 回放信号频率图4 回放信号频率校准连接图a)仪器连接如图4所示。b)信号发生器频率设置为采集回放仪可以采集的任一频点f0,幅度设为-5 0d B m(或采集回放仪支持的信号幅度范围内较大值),采集回放仪比特位和采集带宽设为适当值(推荐4b i t,3 0MH z带宽),采集回放仪采集信号发生器输出信号5m i n。c)采集回放仪回放信号,用测量接收机(或频谱分析仪,s p a n设为1
20、0k H z)读取信号频率值f1,可按公式(3)计算回放信号相对频率偏差:y=f1-f0f0(3)式中:y 回放信号相对频率偏差;f1 回放信号频率实际值,GH z;f0 频点频率标称值,GH z。6J J F1 9 2 22 0 2 1d)改变信号发生器输出频率为其他频点,重复(b)(c)。7.2.6 回放信号功率电平a)仪器连接如图4所示。b)重复7.2.5步骤b)或直接使用7.2.5采集文件。c)采集回放仪设置衰减为0,幅度为最大值,用经过功率校准的测量接收机(或频谱分析仪)读取最大回放功率电平Po u t m a x。d)改变采集回放仪输出幅度,测量其他功率电平。e)改变信号发生器输出
21、频率为其他频点,重复b)d)。7.2.7 回放信号相位噪声图5 回放信号相位噪声校准连接图a)仪器连接如图5所示。b)重复7.2.5步骤b)或直接使用7.2.5采集文件。c)设置采集回放仪输出幅度,使相噪分析仪输入电平大于-1 0d B m,相噪分析仪测量回放信号相位噪声。d)改变信号发生器输出频率为其他频点,重复b)c)。7.2.8 内部晶振频率图6 内部晶振频率校准连接图a)仪器连接如图6所示。b)设置频标比对器采样时间1 0s,测量采集回放仪晶振相对频率偏差fn,设置采样时间1s,测量晶振1s频率稳定度。7.2.9 载噪比一致性图7 载噪比一致性测试信号采集连接图a)仪器连接如图7所示。
22、b)导航模拟器仿真采集回放仪和导航接收机同时支持的频点信号,静态场景,可见卫星数不少于1 0颗,信号幅度-1 3 0d B m。采集回放仪比特位和采集带宽设为适当值(推荐4b i t,3 0MH z带宽),导航接收机清空内部星历文件。启动模拟器仿真,采集回放仪采集存储导航信号,导航接收机定位后存储记录3 0m i n数据R0,停止记录导7J J F1 9 2 22 0 2 1航接收机数据,停止采集回放仪采集信号。c)按图8连接仪器。图8 载噪比一致性测试信号回放连接图d)采集回放仪对同一台导航接收机回放存储的场景文件,导航接收机清空内部星历文件,调节采集回放仪衰减值,使导航接收机增益补偿A G
23、 C与步骤b)一致,导航接收机定位后存储记录3 0m i n数据R1,停止记录导航接收机数据,停止采集回放仪回放信号。e)导航接收机解算R0的一个频点中单颗卫星载噪比均值为C N R0,R1同一频点同一卫星载噪比均值为C N R1,按公式(4)计算回放载噪比偏差:C N R=C N R0-C N R1(4)式中:C N R 载噪比一致性偏差,d B;C N R0 接收机测量模拟器信号单颗星的载噪比均值,d B;C N R1 接收机测量采集回放信号单颗星的载噪比均值,d B。7.2.1 0 定位一致性a)仪器连接如图7所示。b)按7.2.9中b)、c)操作或使用7.2.9采集文件。c)按图8连接
24、仪器。d)采集回放仪回放信号给导航接收机,计算定位偏差p 0、p 1和定位精密度p 0、p 1,按公式(5)计算回放定位偏差,按公式(6)计算回放定位精密度偏差:=p 0-p 1(5)=|p 0-p 1|(6)式中:回放定位偏差,m;p 0 接收机测量模拟器信号定位偏差,m;p 1 接收机测量采集回放信号定位偏差,m;回放定位精密度偏差,m;p 0 接收机测量模拟器信号定位精密度(2),m;p 1 接收机测量采集回放信号定位精密度(2),m。注:可参考7.2.1 0一致性评判方法,评估速度、加速度等其他指标。8 校准结果表达校准后,出具校准证书。校准结果应在校准证书上反映,校准证书应至少包括以
25、下信息:a)标题,如“校准证书”;8J J F1 9 2 22 0 2 1b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告
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