JJF 1403-2013 全球导航卫星系统(GNSS)接收机(时间测量型)校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1403—2013

全球导航卫星系统GNSS

()

接收机时间测量型校准规范

()

CalibrationSpecificationforGNSSReceivers

UsedinTimeMeasurement

2013-04-27发布2013-07-27实施

国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1403—2013

目录

引言………………………

(Ⅲ)

范围……………………

1(1)

引用文件………………

2(1)

术语和计量单位………………………

3(1)

………………

3.1GNSS(1)

冷启动首次定位时间………………

3.2(1)

热启动首次定位时间………………

3.3(1)

重捕获时间…………

3.4(1)

捕获灵敏度…………

3.5(1)

跟踪灵敏度…………

3.6(2)

定位偏差和精密度…………………

3.7(2)

测速偏差和精密度…………………

3.8(2)

动态范围……………

3.9(2)

内部噪声水平……………………

3.10(2)

内部延迟…………

3.11(2)

国际时间频率咨询委员会时间传递标准格式…………

3.12GNSS(2)

与接收机无关的交换格式………

3.13(2)

共钟差……………

3.14(2)

历元………………

3.15(2)

天线相位中心及其稳定性………

3.16(2)

……………

3.171PPS(2)

定时准确度………………………

3.18(2)

定时稳定度………………………

3.19(2)

零基线……………

3.20(2)

超短基线…………

3.21(3)

几何精度因子……………………

3.22(3)

地心地固坐标系…………………

3.23(3)

伪距………………

3.24(3)

伪距率……………

3.25(3)

概述……………………

4(3)

计量特性………………

5(3)

冷启动首次定位时间………………

5.1(3)

热启动首次定位时间………………

5.2(4)

重捕获时间…………

5.3(4)

捕获灵敏度…………

5.4(4)

Ⅰ

JJF1403—2013

跟踪灵敏度…………

5.5(4)

定位偏差和精密度…………………

5.6(4)

测速偏差和精密度…………………

5.7(4)

动态范围……………

5.8(4)

内部噪声水平………………………

5.9(4)

内部延迟…………

5.10(4)

天线相位中心稳定性……………

5.11(4)

定时准确度和稳定度……………………

5.121PPS(4)

内部时基频率准确度和稳定度…………………

5.13(4)

校准条件………………

6(4)

环境条件……………

6.1(4)

测量标准及其他设备………………

6.2(4)

校准项目和校准方法…………………

7(5)

校准项目……………

7.1(5)

校准方法……………

7.2(6)

校准结果表达…………

8(12)

复校时间间隔…………

9(12)

附录原始记录格式…………………

A(13)

附录校准证书内页格式………

B()(16)

附录校准结果的不确定度评定示例………………

C(18)

Ⅱ

JJF1403—2013

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则编制

JJF1071—2010《》。

本规范参考了全球定位系统时间频率接收机检定规

GJB/J3073—1997《(GPS)

程全球导航卫星系统第部分全球定位系统

》,GB/T18214.1—2000《(GNSS)1:

接收设备性能标准测试方法和要求的测试结果国际文件国际时间频率咨

(GPS)、》,《

询委员会关于定时接收机软件标准的技术指南

(CCTF)GPS》(TechnicalDirectives

和协议

forStandardizationofGPSTimeReceiverSoftware)《NMEA-0183》(NMEA-

的相关内容

0183protocol)。

本规范为首次制定

。

Ⅲ

JJF1403—2013

全球导航卫星系统GNSS

()

接收机时间测量型校准规范

()

1范围

本规范适用于全球导航卫星系统时间测量型接收机以下简称接

(GNSS)(GNSS

收机或接收机的校准

)。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

通用计量术语及定义

JJF1001

时间频率计量名词术语及定义

JJF1180—2007

全球定位系统时间频率接收机检定规程

GJB/J3073—1997(GPS)

全球导航卫星系统第部分全球定位系统

GB/T18214.1—2000(GNSS)1:

接收设备性能标准测试方法和要求的测试结果

(GPS)、

国际时间频率咨询委员会关于定时接收机软件标准的技术指南

(CCTF)GPS

(TechnicalDirectivesforStandardizationofGPSTimeReceiverSoftware)

协议

NMEA-0183(NMEA-0183protocol)

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术语和计量单位

3.1GNSSGlobalNavigationSatelliteSystem

全球导航卫星系统目前包括美国的俄罗斯的欧盟的

。GPS、GLONASS、Galileo

及中国的北斗

COMPASS()。

冷启动首次定位时间

3.2timetofirstfix(TTFF)forcoldstart

接收机在时间未知当前历书星历和位置均未知的情况下从开机正常接收

、、,(

信号至输出第一个有效定位定位偏差和精密度不大于接收机指标值所持续

GNSS)()

的时间

。

热启动首次定位时间

3.3timetofirstfixforhotstart

当接收机关闭时间较短以内且移动距离不大以内系统的历书

(2h)(100km),

和星历信息有效时接收机从开机正常接收信号至输出第一个有效定位值

,(GNSS)

所持续的时间

。

重捕获时间

3.4re-acquisitiontime

接收机在丢失所有接收信号状态下从重新接收到信号至获得第一个有效

,GNSS

定位值所持续的时间

。

捕获灵敏度

3.5acquisitionsensitivity

接收机能够捕获并锁定卫星信号的最低功率电平

GNSS。

1

JJF1403—2013

跟踪灵敏度

3.6trackingsensitivity

接收机捕获卫星后能够保持持续锁定卫星信号的最低功率电平

GNSS。

定位偏差和精密度

3.7positionoffsetandprecision

前者指接收机定位值与标准位置值的偏差后者指接收机定位值自身的一致程度

,。

测速偏差和精密度

3.8velocityoffsetandprecision

前者指接收机测速值与标准速度值的偏差后者指接收机测速值自身的一致程度

,。

动态范围

3.9dynamicrange

满足接收机正常锁定并定位的速度加速度及高度范围

、。

内部噪声水平

3.10interiornoiselevel

接收机内部通道间的偏差载波跟踪环和码跟踪环的跟踪误差以及钟差等引起的测

、

距和测相误差的综合反映

。

内部延迟

3.11internaldelay

信号经过接收机时由接收机本身所引起的信号时间延迟

,。

国际时间频率咨询委员会时间传递标准格式

3.12GNSSCGGTTS,CCTFGroupon

GNSSTimeTransferStandards

国际时间频率咨询委员会时间传递标准组制定的用于进行时间频率传

GPSGNSS

递的标准数据格式

。

与接收机无关的交换格式

3.13RINEX,ReceiverIndependentExchangeFormat

瑞士伯尔尼大学天文学院于年提出的在测量应用中普遍采用的标准数据

1989GPS

格式该格式采用文本文件存储数据数据记录格式与接收机的制造厂商和具体型号

。,

无关

。

共钟差

3.14CCD,CommonClockDifference

超短基线情况下两台接收机连接相同的参考时间频率源进行比对得到的时

,,

差值

。

历元

3.15epoch

时标上的一点或一个时刻

。

天线相位中心及其稳定性

3.16antennaphasecenteranditsstability

微波天线的电气中心其理论设计应与天线几何中心一致天线相位中心与几何中

,。

心之差称为天线相位中心偏差该偏差在多次测量结果中所反映出的最大差异称为天线

,

相位中心稳定性

。

3.171PPSPulsePerSecond

秒脉冲信号

。

定时准确度

3.18timingaccuracy

接收机输出信号与标准信号的偏差

1PPS1PPS。

定时稳定度

3.19timingstability

接收机输出信号自身的一致程度

1PPS。

零基线

3.20zerobaseline

两台或多台接收机通过功分器接收来自同一天线的卫星信号由此构成的基线其

,,

2

JJF1403—2013

标准长度理论值为零

。

超短基线

3.21mini-baseline

标准值在的标准长度

(0.2~24)m。

几何精度因子

3.22GeometricDilutionofPrecision,GDOP

因用户和所选星座间的几何关系引起定位误差的放大因子值越小定位

,GDOP,

误差越小

。

地心地固坐标系

3.23ECEF(Earth-CenteredEarth-Fixed)CoordinateSystem

简称地心坐标系是一种以地心为原点的地固坐标系也称地球坐标系是一种

,(),

笛卡尔坐标系原点为地球质心z轴与地轴平行指向北极点x轴指向

。o(0,0,0),,

本初子午线与赤道的交点轴垂直于xoz平面构成右手坐标系

,y。

伪距

3.24pseudorange

由观测而得的观测站到卫星的距离由于尚未对因卫星时钟与接

GNSSGNSS,“

收机时钟同步误差的影响加以改正在所测距离中包含着时钟误差因素在内

”,。

伪距率

3.25pseudorangerate

对实际测量时间间隔内伪距微分所得的速度测量值

。

4概述

接收机是系统用户终端主要由天线单元接收主机单元两部分组

GNSSGNSS,、

成天线单元将卫星信号电磁波转化为电流并进行滤波和放大处理接收主机单元对

。,;

天线单元输出的信号进行跟踪处理和测量接收机按其功能可分为硬件部分

、。GNSS,

和软件部分硬件部分指上述天线单元接收主机单元等所组成的可实现其功能的软件

。、

算法的硬件平台软件部分是支持接收机捕获跟踪解调解扩以最终进行导航解

;、、、

算实现授时定位测速等功能的算法图描述了接收机的基本结构和工作原理

,、、。1。

图接收机基本结构和工作原理

1GNSS

5计量特性

冷启动首次定位时间

5.1

(45~75)s。

3

JJF1403—2013

热启动首次定位时间

5.2

(20~40)s。

重捕获时间

5.3

(1~10)s。

捕获灵敏度

5.4

天线增益

(-115~-110)dBm(20dB)。

跟踪灵敏度

5.5

天线增益

(-125~-120)dBm(20dB)。

定位偏差和精密度

5.6

σ

(1~15)m;(1~15)m,1。

测速偏差和精密度

5.7

σ

(0.1~2)m/s;(0.1~2)m/s,1。

动态范围

5.8

速度加速度高度

(0~515)m/s;(0~4)g;(0~18)km。

内部噪声水平

5.9

(2~10)mm。

内部延迟

5.10

(-500~500)ns。

天线相位中心稳定性

5.11

(0~4)mm。

定时准确度和稳定度

5.121PPS

10ns~2μs;(10~200)ns。

内部时基频率准确度和稳定度

5.13

-10-6-11-7τ

5×10~1×10;5×10~1×10(=1s,10s,100s)。

注:以上指标不适用于合格性判别,仅供参考。

6校准条件

环境条件

6.1

实验室环境温度在内任选一点温度变化应不超过

6.1.1:(20~25)℃,±2℃。

实验室环境相对湿度

6.1.2:≤80%。

电源电压电源频率

6.1.3:220(1±10%)V;:(50±2)Hz。

无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动

6.1.4。

测量标准及其他设备

6.2

信号模拟器

6.2.1GNSS

输出频率支持被校准接收机所适用的系统

a):GNSS。

场景可定义校准所需标准场景如首次定位时间校准场景灵敏度校准场

b):,、

景定位偏差和精密度校准场景测速偏差和精密度校准场景及动态范围校准场景

、、。

信号功率输出电平覆盖绝对误差应优于

c):(-100~-140)dBm;±2dB。

4

JJF1403—2013

信号相位噪声抖动

d)():<0.1rad(rms)。

谐波抑制水平

e):>25dBc。

速度加速度及高度范围覆盖被校准接收机的速度加速度及高度范围

f)、:、。

伪距精度伪距率精度

g):<100mm(rms);:<100mm/s(rms)。

内部时钟稳定度-8

h):<5×10/d。

有外频标输入功能

i)。

有信号输出其与射频信号过零点的偏差绝对值偏差

j)1PPS,GNSS<1000ns,

最大变化率优于

±100ns/h。

计时装置

6.2.2

测量不确定度优于k

0.2s(=2)。

参考接收机

6.2.3

内部噪声指标优于被校接收机倍以上天线相位中心稳定性指标优于被校接收机

3;

倍以上内部延迟已校准不确定度优于k

3;,20ns(=2)。

标准位置点

6.2.4

地心地固坐标系中三维坐标xyz误差均不大于

(,,)10cm。

参考时间频率源

6.2.5

输出信号信号频率准确度优于

5MHz/10MHz、1PPS。5MHz/10MHz5×

-11稳定度优于-12信号不确定度优于k

10,5×10/s;1PPS40ns(=2)。

时间间隔测量装置

6.2.6

测量范围应为测量不确定度优于k

1ns~1000s,2ns(=2)。

频标比对器

6.2.7

测量范围应为比对不确定度优于-12k

(1~20)MHz,1×10/s(=2)。

注:以上条件为校准中需遵循的一般性要求,根据实际情况也可做合理变化。

7校准项目和校准方法

如无特殊说明所有设备应按规定时间预热

,