北斗卫星导航系统用户终端通用技术要求.docx

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北斗卫星导航系统用户终端通用技术要求

北斗卫星导航系统定时型终端通用标准〔预〕

2021.08.14

1范围

本标准规定了北斗卫星导航系统定时型终端〔以下简称定时型终端〕的技术要求、测试方法、检验规那么与包装、运输和储存等要求。

本标准适用于定时型终端备的研制、生产和使用，也是制定北斗定时产品标准、检验产品质量和产品应用选型的依据。

2标准性引用文件

以下文件对于本文件的应用是必不可少的。

但凡注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

但凡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/T191 包装储运图标志

∙GB/T2421.1—2021 电工电子产品环境试验 概述和指南

∙GB/T2828.1—2003 计数抽样检验程序第1局部：

按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样方案

∙GB4208—2021外壳防护等级（IP代码）

∙GB/T4857.5 包装运输包装件跌落试验方法

∙GB/T5080.1—1986 设备可靠性试验总要求

∙GB/T5080.7—1986 设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案

∙GB/T5296.1—1997消费品使用说明 总那么

∙GB/T12267—1990 船用导航设备通用要求和试验方法

∙GB/T12858-1991地面无线电导航设备环境要求和试验方法

∙GB/T13384 机电产品包装通用技术条件

∙GB/T17626.3—2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

∙GB/T20512 GPS接收机导航定位数据输出格式

3术语、定义和缩略语

术语和定义

北斗卫星导航系统用户终端通用技术要求确立的以与以下术语和定义适用于本文件。

3.1.1北斗定时型终端 BeiDoutimingterminal

基于北斗系统授时功能，可以接收北斗卫星信号完成解算、测量、时间修正并复现、输出BDT标准时间信息、时标信息功能的接收设备。

缩略语

以下缩略语适用于本文件。

∙CGCS2000：

中国大地坐标系2000〔ChinaGeodeticCoordinateSystem2000〕

∙EIRP：

有效全向辐射功率〔EffectiveIsotropicRadiatedPower〕

∙PDOP：

位置精度衰减因子〔PositionalDilutionofPrecision〕；

∙PPS：

秒脉冲〔PulsePerSecond）

∙TOD：

时刻〔TimeofDay〕

4技术要求

4.1一般要求

4.1.1终端组成

定时型终端根据其业务特征通常分为北斗RDSS和〔或〕RNSS单向定时型、北斗RDSS双向定时型，以满足不同用户的应用需求。

主要由以下部件和组件组成：

1.接收天线〔北斗RDSS双向定时型那么需用发射/接收共用天线〕、馈线；

2.接收主机，由北斗定时模块〔包括射频信道、基带处理器〕、中央处理器、电源模块、信号/数据输入/输出接口以与前后面板/机壳等部件组成；

3.显示屏或显示单元〔可选〕；

4.定时信号扩展输出单元〔可选〕。

4.1.2尺寸与质量

定时型终端的外形尺寸与质量由相应的产品标准规定。

4.1.3外观

定时型终端的外观应满足以下要求：

1.外表不应有明显的凹痕、划伤、龟裂、变形、腐蚀和机械损伤、以与灌注物溢出等缺陷；

2.各个部件的连接应牢固、可靠；

3.终端外壳应有一定的刚度和强度，可以在一定程度上预防磨损和撞击；

4.终端面板各按键应有永久性的用途标志，文字符号与标志清晰美观。

4.1.4接口

定时型终端应至少具有1个输出TOD信息的通用数据接口和1个PPS输出接口。

4.2功能要求

4.2.1自检测

定时型终端应具有自检测与初始化和状态设置功能，当出现故障时应给出数据接口输出或视觉、音响输出方式的故障报警提示信息。

4.2.2系统完好性信息处理

定时型终端应具有系统完好性信息处理功能。

4.2.3状态监测

定时型终端正常工作时，应能实时监测以下状态，并给出相应的视觉和〔或〕音响提示信息；

1.已接收卫星信号的锁定状态、电平与其卫星编号、波束号；

2.供电状态，具有电源电压过低的报警显示功能；

3.对于北斗RDSS双向定时型终端，应具有发射状态和抑制状态指示功能。

4.2.4单向定时

北斗单向定时终端应能接收和处理北斗RDSS或RNSS卫星信号，提供BDT或UTC的时间信息〔TOD时间、日期〕、时标信号〔即PPS〕。

4.2.5双向定时

北斗RDSS双向定时型终端应具有“定时申请〞、用户管理和复现BDT或UTC的时间信息〔TOD时间、日期〕、时标信号〔即PPS〕。

4.2.6参数设置

4.2.6.1定时型终端应能根据使用条件和需要改变参数设置，包括接收天线位置设置、位置〔导航〕、位置平均、位置保持等。

4.2.6.2定时型终端应能给出接收天线时延、馈线电缆时延、接收机通道延迟与其它相关信息，并能加以置入改正。

4.2.7信息显示

北斗定时型终端应具有以下信息的显示或提示功能：

a）正常显示

1）TOD和日期信息：

2）接收状态：

包括跟踪、锁定卫星数目，PDOP值、卫星分布情况、接收信号的信噪比；

3）定位状态：

包括未定位、二维定位、三维定位与定位结果；

4）定时状态：

包括动态定时状态与其数据精度；

5）相关的局部数据文件信息；

b）故障显示：

一般故障状态，包括电源电量缺乏、数据存储空间缺乏或故障、卫星跟踪故障等。

4.2.8数据输出

定时型终端应能输出以下数据：

1.时间信息〔TOD时间、日期〕；

2.非正常断电时应具有时间信息〔日期、TOD时间〕保持不中断、恢复供电后仍能数据输出的功能；

3.将定时处理过程得到的位置信息、改正等数据输出到外部设备的功能；

4.跟踪、锁定卫星数目，PDOP值、卫星分布情况、接收信号信噪比的接收状态；

5.未定位、二维定位、三维定位的定位状态与定位结果；

6.动态定时状态与其数据；

7.电源电量缺乏、数据存储空间缺乏或故障、卫星跟踪故障等一般故障状态；

8.根据要求，选择输出的数据类型、数据格式、定时结果，输出格式应符合GB/T20512的要求；

9.接收的数据信息。

4.2.9数据和信息保存

断开电源时应具有数据和信息的保存功能，能存储RTC时间、位置等重要信息，且能通过外部指令删除存储的信息。

4.3性能要求

4.3.1电源

4.3.1.1供电电源应保证授时型终端在正常状态下连续工作，连续时间不少于24h。

4.3.1.2在外接电源电压标称值变化±10%的情况下，定时型终端应能正常工作。

4.3.1.3在外接电源中断情况下，定时型终端应有内置电池保持RTC日历时钟的日期、TOD信息不中断，供电维持时间不少于1个月。

4.3.2接收灵敏度

北斗定时型终端应满足：

a）RDSS方式：

1）捕获灵敏度：

终端能捕获信号时，输入端信号电平应不大于-124dBm；

2）跟踪灵敏度：

在跟踪卫星信号时，终端正常工作且不失锁的输入端信号电平不大于-127dBm。

b）RNSS方式：

1〕捕获灵敏度：

终端能捕获信号时，输入端信号电平应不大于-130dBm；

2〕跟踪灵敏度：

在跟踪卫星信号时，终端正常工作且不失锁的输入端信号电平不大于-133dBm。

4.3.3接收信号功率范围

定时型终端的接收信号功率的变化范围应满足：

——RDSS方式：

接收信号功率变化范围为-124dBm～-104dBm；

——RNSS方式：

接收信号功率变化范围为-130dBm～-100dBm。

4.3.4发射信号EIRP值

RDSS双向定时终端的发射信号EIRP值应在3.5dBW～19dBW之内。

4.3.5发射信号带外抑制

发射信号在1580MHz～1650MHz频率范围以外的辐射功率，应不大于-80dBW/4kHz。

4.3.6首次定位时间

冷启动（历书不可用、无概略位置）的首次定位时间应不大于2min。

温启动（历书可用、有概略位置）的首次定位时间应不大于60s。

热启动（历书和星历可用、有概略位置）的首次定位时间应不大于15s。

4.3.7失锁重捕获时间

北斗RDSS或RNSS卫星信号中断30s后，失锁后的重捕时间应不大于5s；

4.3.8跟踪通道数

RNSS单向定时终端的跟踪通道数不小于12，RDSS定时终端的跟踪通道数不小于2。

4.3.9设备时延

4.3.9.1双向定时型终端设备时延：

双向零值应为1ms±10ns〔1σ〕。

4.3.9.2双向定时型终端设备时延的年变化，要求小于6ns〔2σ〕。

4.3.9.3单向定时型终端设备时延的年变化，要求小于6ns〔2σ〕。

4.3.10定时精度

定时型终端应能提供时标信息——PPS信号输出，用于精密时间同步或时间传递。

根据定时型终端的工作模式，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PPS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〔2σ〕

工作模式

RDSS

RNSS

单向定时模式

          ≤ 200ns

          ≤ 200ns

双向定时模式

          ≤  20ns

—

4.3.11守时偏差

要求24h内，终端的守时偏差应不大于100ms，或满足产品标准要求。

4.4环境适应性

4.4.1温度

北斗定时终端位于室〔舱〕外单元的正常工作环境温度范围为-25℃～55℃，位于室〔舱〕内单元的正常工作环境温度为-15℃～50℃。

北斗定时终端的存储环境温度为-35℃～70℃。

4.4.2振动

各型北斗定时终端在以下对应规定的振动条件下，应保持结构完好和正常工作。

1.车载型北斗定时终端的振动条件应符合GB/T12858—1991中11.1的规定。

2.船载型北斗定时终端的振动条件应符合GB/T12267—1990中14.4的规定。

3.手持型和固定型北斗定时终端的振动条件，由其产品标准规定。

4.4.3外壳防护

北斗定时终端的外壳防护性能，位于室〔舱〕外单元的防护等级为IP65，位于室〔舱〕内单元的防护等级为IP54。

4.4.4湿热

各型北斗定时终端在以下对应规定的湿热试验后，应能正常工作。

1.车载型北斗定时终端的湿热试验条件应符合GB/T12858—1991中14.1的规定。

2.船载型北斗定时终端的湿热试验条件应符合GB/T12267—1990中14.2的规定。

3.手持型和固定型北斗定时终端在温度为40±2℃、相对湿度为93%±3%，周期为2d 的湿热试验后，应能正常工作。

4.5电磁兼容性

北斗定时终端的电磁兼容性要求应满足其产品标准规定的电磁兼容性要求。

4.6可靠性

北斗定时终端的MTBF不小于4000h。

5检验方法

5.1检验条件

5.1.1检测设备

5.1.1.1所有检验测试设备〔包括参照设备〕应有足够的分辨率、准确度和稳定度，其性能应满足被测技术性能指标的要求。

除另有规定外，其准确度应不大于被测设备准确度指标的十分之一；其稳定度应不大于被测设备稳定度指标的三分之一。

5.1.1.2一般可利用空中实际的北斗卫星信号或模拟信号进行测试。

当利用北斗信号模拟器作为标准测试信号源时，北斗信号模拟器产生的信号必须具有和北斗卫星信号相同的特性。

仲裁时应采用北斗信号模拟器作为标准测试信号源。

5.1.1.3所有测试设备应经过计量检定合格并在有效期内。

5.1.2检测场所

除另有规定外，检测场所应符合GB/T2421.1—2021的要求,所有的测试应在以下作为测试标准的大气条件下进行：

1.温度：

15︒C~35︒C；

2.相对湿度：

20%~80%；

3.大气压力：

86kPa~106kPa。

5.1.2.1检验场地的各个观测点应位于周围无显著电磁信号干扰且收测点位周围环视高度角10°以上无障碍物的地方。

5.1.2.2检验应在卫星的几何定位因子PDOP＜6的情况下进行。

5.1.2.3检验场地各个观测点的CGCS2000中国大地坐标系的坐标分量绝对精度应优于0.50m，〔超短基线精度应优于10mm〕；或者参考接收天线相位中心的位置〔坐标〕测定精度应比被检验设备精度指标高一个数量级或三倍。

5.1.3工作状态

5.1.3.1检验时观测数据的采集应在定时型终端正常工作的情况下进行。

5.1.3.2测试期间施加于定时型终端的电源电压应为终端要求的额定电压。

5.2一般检验

5.2.1按照定时型终端产品使用说明书，通过目测或手感方法检查产品的组成与结构。

结果应符合4.1.1的要求。

5.2.2用卡尺检测定时型终端的结构尺寸，用天平测量其重量。

结果应符合4.1.2的要求。

5.2.3通过目测检查产品的外表是否有划痕、裂缝和变形。

通过实际操作，检验产品的一般操作性能、软件、数据链的工作情况与连接部件的连接紧密程度。

结果应符合4.1.3要求。

5.2.4通过实际操作，检验产品的接口，结果应符合4.1.4要求。

5.3功能检验

5.3.1自检测

加电检验定时型终端有无自检测功能，当出现故障时有无故障报警提示信息；逐渐降低定时型终端的电源电压，观察定时型终端的工作情况，并观察定时型终端能否进行低电压报警。

结果应符合4.2.1的要求。

5.3.2系统完好性信息处理

通过实际操作接收，查看终端能否正确输出“北斗系统完好性〞监测信息，并与合格的参照定时终端的输出信息相比较，作出判断。

结果应符合4.2.2要求。

5.3.3状态监测

对终端加电，正常工作时，观察能否实时监测，并给出相应的视觉和〔或〕音响提示信息。

结果应符合4.2.3要求。

5.3.4单向定时

对终端加电，正常工作时，与参照定时终端比较，观察能否输出正确的BDT或UTC的时间信息〔TOD时间、日期〕、时标信号〔即PPS〕。

结果应符合4.2.4要求。

5.3.5双向定时

对RDSS双向定时终端加电，正常工作时，观察能否输出正确的BDT或UTC时间信息〔TOD时间、日期〕、时标信号〔即PPS〕。

结果应符合4.2.5要求。

5.3.6参数设置

通过实际操作，检验定时型终端能否改变“天线位置〞和“设备时延改正〞等参数、能否进行信息设置。

结果应符合4.2.6要求。

5.3.7信息显示

5.3.7.1通过实际操作，让定时型终端正常工作，观察北斗终端设备显示的信息情况。

结果应符合4.2.7.1要求。

5.3.7.2在定时型终端正常工作时，人为制造以下故障：

电源电量缺乏、数据存储故障、数据链通信故障、卫星跟踪故障，观察定时型终端显示的故障信息情况。

结果应符合4.2.7.2要求。

5.3.8数据输出

通过实际操作，与合格的参照终端比较，检验定时型终端输出数据是否正确。

结果应符合4.2.8要求。

5.3.9数据和信息保存

终端正常工作后，断开电源1min，重新开机，查看应保存的数据和信息是否存在，与参照的标准时间比较，终端显示的RTC时间是否正确。

结果应符合4.2.9要求。

5.4性能检验

5.4.1电源检验

外接电源，让定时型终端正常工作，记录下连续工作的时间，是否大于24h。

分别对定时型终端的电源进行电流、电压变化试验，在定时型终端标定电压工作状态下，人为地将供电电源的电压在此根底上先后降低和升高10%，并分别维持20min，观察定时型终端的工作情况和对观测结果的影响。

结果应符合4.3.1要求。

5.4.2接收灵敏度检验

将被测设备按图1所示连接，设备置于测试转台并连接好控制线缆。

设置测试系统播发卫星信号，功率按4.3.3的要求设定，查看设备是否能接收到信号。

结果应符合4.3.2要求。

图1设备测试连接示意图

5.4.3接收信号功率范围检验

此项测试可以和5.4.2同时进行。

测试方法参见5.4.2，查看接收到信号时的功率范围。

结果应符合4.3.3的要求。

5.4.4发射信号EIRP值检验

此项测试可以和5.4.2同时进行测试。

测试方法参见5.4.2，那么接收信号功率范围应满足4.3.3的要求。

结果应符合4.3.4的要求。

5.4.5发射信号带外抑制检验

将北斗RDSS双向定时终端与测试用计算机连接好，应用对应的测试平台和测试工具，采用操作演示法进行检查其抑制响应功能，检验结果应符合4.3.5的要求。

5.4.6首次定位时间检验

的要求设定，利用测试系统测出设备从加电开机到输出锁定指示所需时间，进行10次测试。

测试最大值应满足4.3.6的要求。

5.4.7失锁重捕获时间检验

的要求设定，设备正常工作。

信号中断30s后恢复，利用测试系统测出从恢复信号到设备输出锁定指示所需时间，进行10次测试。

测试最大值应满足4.3.7的要求。

也可通过实际操作，在信号满足灵敏度要求的条件下，短时间〔30s内〕人为〔20次〕使接收设备失锁，测量重新定位所需的时间是否不大于5s，统计评估。

测试最大值应满足4.3.7的要求。

5.4.8接收通道数检验

此项测试可以和5.4.2同时进行测试。

测试方法参见5.4.2。

统计设备能同时上报导航电文的卫星数目。

结果应满足4.3.8的要求。

5.4.9设备时延检验

用专用测试系统按测试标准进行检验测试；或用时刻比对分析法测量被测定时型终端〔具有PPS输出〕相对于设备时延定时型终端相对定时偏差。

结果应满足4.3.9的要求。

5.4.10定时精度检验

采用时刻比对法测量检验定时精度，设备连接参见图2。

图2时刻比对法设备连接图

时刻比对法测量的方法和步骤如下：

1.按图2连接定时型终端设备。

2.按产品标准，预热被测定时型终端。

3.按产品标准，设置被测定时型终端设备的工作模式，使输出的1pps时间系统与标准时间频率源的时间系统相同〔UTC时间或北斗时间〕，对被测定时型终端设备输入其设备内部时延。

4.测量标准时间频率源〔或精度比被测定时终端高3-10倍参照终端〕输出的秒脉冲与被测设备输出的秒脉冲之间的时差Δi。

每2秒测量一次，连续测量24h，记录测量值。

5.按照公式〔1〕～公式〔3〕进行数据处理：

1）按公式〔1〕计算平均值。

…………………………………………            〔1〕

式中：

——被测PPS相对参考设备PPS时间差的平均值，单位为纳秒〔ns〕；

——被测PPS相对参考设备PPS在时刻i的时间差，单位为纳秒〔ns〕；

——参考设备PPS与BDT或UTC时间差，单位为纳秒〔ns〕；

——为天线电缆时延，单位为纳秒〔ns〕；

——为被测设备输出PPS的电缆时延，单位为纳秒〔ns〕；

——为参考设备输出PPS的电缆时延，单位为纳秒〔ns〕；

m——观测次数。

2）按公式〔2〕计算定时标准偏差。

……………………………          〔2〕

式中：

为定时标准偏差，单位为纳秒〔ns〕。

3）按公式〔3〕计算定时精度。

…………………………………………………………………          〔3〕

计算结果应满足4.3.10的要求。

5.4.11守时偏差检验

检验测量授时终端的守时偏差，参照5.4.10的规定进行，用守时时间段内，起止时刻被测终端的PPS输出信号相对于标准时间频率源的时间差的变化量表征。

5.5环境适应性检验

5.5.1温度检验

北斗定时终端的上下温工作检验，应分别按照对应的GB/T12858-1991中5.2.3或GB/T12267-1990中14.1.1，以与GB/T12858-1991中4.2.3或GB/T12267-1990中14.3.1规定的试验方法进行；其存储环境温度检验，应分别按照对应的GB/T12858-1991中5.2.2或GB/T12267-1990中14.1.2，以与GB/T12858-1991中4.2.2或GB/T12267-1990中14.3.2规定的试验方法进行；其检验结果应符合4.4.1条的要求。

5.5.2振动检验

各型北斗定时终端在以下对应规定的振动试验方法进行：

1.车载型北斗定时终端的振动试验方法应符合GB/T12858—1991中11.2的规定。

2.船载型北斗定时终端的振动试验方法应符合GB/T12267—1990中14.4的规定。

3.手持型和固定型北斗定时终端的振动条件，由其产品标准规定。

其检验结果应符合4.4.2条的要求。

5.5.3外壳防护检验

北斗定时终端的外壳防护试验方法，应按照GB4208—2021中13.4和GB4208-2021中14.2.5中的规定试验方法进行，其检验结果应符合4.4.3条的要求。

5.5.4湿热检验

各型北斗定时终端在以下对应规定的湿热试验方法进行：

1.车载型北斗定时终端的湿热试验方法应符合GB/T12858—1991中14.2的规定。

2.船载型北斗定时终端的湿热试验方法应符合GB/T12267—1990中14.2的规定。

3.手持型和固定型北斗定时终端按产品标准规定的试验方法进行。

其检验结果应符合4.4.4条的要求。

5.6电磁兼容性检验

北斗授时终端的电磁兼容性检验，应按照GB/T17626.3—2006规定的检验方法进行检验测试，其检验结果应符合4.5条的要求。

5.7可靠性检验

北斗定时终端的可靠性鉴定和可靠性验收试验按照GB/T5080.7—1986规定的方法进行检验试验，其试验结果应符合4.6条的要求。

5.7.1检验方案

可靠性试验方案，根据生产批量的多少和承制方可能提供的试验条件，由承制方和使用方按照下述试验方案协商确定：

a）在定型时进行可靠性检验试验，验证产品是否到达规定的可靠性要求，其试验方案可选用GB/T5080.7-1986中如表2所示对标准型定时截尾试验方案；

表2标准型定时截尾方案

决策风险%

鉴别比

d=θ0/θ1

试验时间

〔θ1的倍数〕

允许故障

名义值

实际值

α

β

α′

β′

20

20

≤2

b）在批量生产验收且不需要估计MTBF的真值时，应以预定的判决风险率〔α、β〕，对规定的MTBF值作合格与否的判断。

试验方案可选用GB/T5080.7—1986中的序贯试验方案。

5.7.2受试样本的数量

当批量在20台～100台之间〔含100台〕时，采用全数可靠性试验方法，当批量超过100台时，按100台进行。

可靠性检验受试样本的数量也可以在有关合同中规定或者由承制方和使用方商定；其受试样本的数量宜按照表3选取最正确受试样本的数量。

表3最正确受试样本的数量推荐表

批量大小

最正确样本数

1～3

全部

4～50

4

50～100

8

5.7.3失效判决

失效准那么按照GB/T5080.1—1986中9.2的规定执行。

6验收规那么

6.1检验分类

北斗定时终端的产品检验分为两类：

型式检验和出厂检验。

6.2型式检验

6.2.1检验时机

型式检验的目的是验证产品的各项功能和性能已经全部到达规定的要求。

属于以下情况之一时，应进行型式检验：

1.产品设计