BD 420006-2015 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）定時單元性能要求及測試方法

1、BD 4200062015北斗/全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS） 定時單元性能要求及測試方法Performance requirements and test methods for BeiDou/Global Navigation Satellite Systems (GNSS) timing unit2015-10-19 發(fā)布2015-11-01 實施BD 4200062015目次前言III范圍1規(guī)范性引用文件1術(shù)語和定義、縮略語1術(shù)語和定義1縮略語3要求4總則4組成4功能4性能5接口8環(huán)境條件11測試方法12測試環(huán)境條件12測試信號12測試設(shè)備12測試場地12功能測試12性能測試13附錄 A

2、（規(guī)范性附錄）IRIG-B 碼碼元定義及波形22參考文獻(xiàn)27IBD 4200062015前言為適應(yīng)我國衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展對標(biāo)準(zhǔn)的需要，全國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會組織制定北斗專項標(biāo)準(zhǔn)，推薦有關(guān)方面參考采用。本標(biāo)準(zhǔn)由中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國科學(xué)院國家授時中心、中國衛(wèi)星導(dǎo)航工程中心、中國航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所、中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所、鄭州威科姆科技股份有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：胡永輝、吳海玲、武建鋒、張向波、宋 成、王如龍、何在民、吳華兵、楊玉清、王康、王維嘉、呂宏春。IIIBD 4200062015北斗/全球衛(wèi)星導(dǎo)航系

3、統(tǒng)（GNSS） 定時單元性能要求及測試方法范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）定時單元的性能要求和測試方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于支持北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）定時單元（以下簡稱“定時單元”）的研制、生產(chǎn)、檢測和應(yīng)用。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 6107使用串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備之間的接口GB/T 11014平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性SJ/T 11423 GPS授時型接收設(shè)備通用規(guī)范SJ 207

4、26GPS定時接收設(shè)備通用規(guī)范BD 110001-2015北斗衛(wèi)星導(dǎo)航術(shù)語BD 410004-2015北斗/全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）接收機導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)輸出格式ANSI/TUA/EIA 485-A-1998平衡數(shù)字多點系統(tǒng)使用的發(fā)送器和接收器電氣特性（Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems）RFC 1305網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議V3版（Network Time Protocol (Version 3) Specification, Impl

5、ementation and Analysis）RFC 2030簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議V4版（Simple Network Time Protocol (SNTP) , Version 4 for IPv4, IPv6 and OSI）IEEE Std 1588-2008網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems）術(shù)語和定義、縮略語術(shù)語和定義BD 110001-2015 界定的以及下列術(shù)語和

6、定義適用于本文件。3.1.1北斗時 BeiDou Time，BDT1BD 4200062015BDS 建立和保持的時間基準(zhǔn)，采用國際單位制秒的無閏秒連續(xù)時間。北斗時的起始?xì)v元是 UTC 2006 年 1 月 1 日的 00:00:00，通過 UTC（NTSC）與 UTC 建立聯(lián)系。北斗時使用周計數(shù)和周內(nèi)秒表示。3.1.2GNSS 定時單元 Global Navigation Satellite Systems timing unit接收 GNSS 衛(wèi)星信號，輸出標(biāo)準(zhǔn)時間信號和時碼信息的單元。3.1.3頻率準(zhǔn)確度frequency accuracy頻率源實際輸出的頻率值與其頻率標(biāo)稱值的相對變化量

7、。注 1：頻率準(zhǔn)確度也稱為頻率偏移(frequency bias)，一般稱為偏差；注 2：以上定義參考GB/T 19391-2003 和SJ 20726 中的術(shù)語“頻率準(zhǔn)確度”確定。3.1.4頻率穩(wěn)定度frequency stability頻率源輸出頻率的隨機起伏程度。時域表征量為在某一時間間隔（采樣時間）內(nèi)平均頻率的雙取樣方差（阿倫方差）平方根值。注：以上定義參考 SJ/T 11423 中的術(shù)語“頻率穩(wěn)定度”確定。3.1.5共視比對 time comparison using common view methods兩地設(shè)備同時測量本地時鐘相對于同一顆衛(wèi)星同一時刻的時差，經(jīng)交換數(shù)據(jù)，計算得到兩

8、地時鐘鐘差的一種高精度時間比對方法。注：以上定義參考GB/T 19391-2003 中的術(shù)語“共視比對”確定。3.1.6時間報文 time message包含時間信息和報頭、報尾等標(biāo)志的信息串。3.1.7秒脈沖1 Pulse Per Second，1PPS一種時間基準(zhǔn)信號，每秒一個脈沖。3.1.8分脈沖1 Pulse Per Minute，lPPM一種時間基準(zhǔn)信號，每分鐘一個脈沖。3.1.9時脈沖1 Pulse Per Hour，lPPH一種時間基準(zhǔn)信號，每小時一個脈沖。3.1.102BD 4200062015IRIG-B 碼 Inter-range instrumentation group

9、-B，IRIG-B串行時間交換碼的一種，分為 IRIG-B(AC)交流碼和 IRIG-B(DC)直流碼。3.1.11位置保持模式position-hold mode通過設(shè)置 GNSS 接收機天線的精確坐標(biāo)，獲得定時信息的模式。3.1.12自主定位模式 autonomous positioning mode通過接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號，自主解算獲得定位和定時信息的模式。3.1.13冷啟動首次定時時間 cold start time to first timing用戶接收設(shè)備在星歷、歷書、概略時間和概略位置未知的狀態(tài)下，從開機到首次輸出正確的時間信號和信息所需的時間。3.1.14熱啟動首次定時時間hot

10、start time to first timing用戶接收設(shè)備在星歷、歷書、概略時間和概略位置已知的狀態(tài)下，從開機到首次輸出正確的時間信號和信息所需的時間。3.1.15重捕獲時間reacquisition time用戶設(shè)備在接收的導(dǎo)航信號短時失鎖后，從信號恢復(fù)到重新捕獲導(dǎo)航信號所需的時間。3.1.16捕獲靈敏度acquisition sensitivity用戶設(shè)備在冷啟動條件下，捕獲導(dǎo)航信號并正常定位所需的最低信號電平。3.1.17重捕獲靈敏度 reacquisition sensitivity用戶設(shè)備在接收的導(dǎo)航信號短時失鎖后，重新捕獲導(dǎo)航信號并正常定位所需的最低信號電平。3.1.18跟蹤

11、靈敏度tracking sensitivity用戶設(shè)備在正常定位后，能夠繼續(xù)保持對導(dǎo)航信號的跟蹤和定位所需的最低信號電平。3.1.19系統(tǒng)時間 system time全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所建立和保持的時間，如 GPS 系統(tǒng)時間（GPST）、北斗時（BDT）等。縮略語下列縮略語適用于本文件。BDSBeiDou Navigation Satellite System，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；3BD 4200062015GLONASSGlobal Navigation Satellite System，格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)； GNSSGlobal Navigation Satellite Systems，全球

12、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)； GPSGlobal Positioning System，全球定位系統(tǒng)；HDOPHorizontal Dilution of Precision，水平精度因子； NTPNetwork Time Protocol， 網(wǎng) 絡(luò) 時 間 協(xié) 議 ； PDOPPositional Dilution of Precision，位置精度因子； PTPPrecision Time Protocol， 精 密 時 間 協(xié) 議 ； SNTPSimple Network Time Protocol，簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議；TWSTFTTwo-way Satellite Time and Frequency

13、 Transfer，衛(wèi)星雙向時間頻率傳遞； UTCUniversal Time Coordinated，協(xié)調(diào)世界時。要求總則本標(biāo)準(zhǔn)中的定時單元通過天線接收GNSS公開服務(wù)信號，其中BDS為必選信號，進(jìn)行捕獲、跟蹤、解擴(kuò)、解調(diào)與解算處理，實現(xiàn)定時功能，根據(jù)默認(rèn)設(shè)置或交互指令輸出標(biāo)準(zhǔn)時間信號、時碼信息、數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息。組成GNSS定時單元應(yīng)至少包括GNSS接收天線和GNSS定時處理單元，定時單元所需時鐘可在外部頻標(biāo)和內(nèi)部晶振之間切換，如圖1所示。圖 1定時單元組成功能定時模式定時單元包括位置保持和自主定位兩種定時模式。參數(shù)設(shè)置包括天線坐標(biāo)輸入、定時模式選擇、輸出時間系統(tǒng)選擇、時間自主完好性檢測

14、門限設(shè)置、初始時間設(shè)定、通信參數(shù)設(shè)定等參數(shù)。4BD 4200062015GNSS 定時定時單元通過接收GNSS信號，解算出導(dǎo)航電文及相關(guān)信息，由定時單元自主計算鐘差，并修正本地時間，使本地時間與UTC或系統(tǒng)時間同步。時間系統(tǒng)選擇定時單元具備時間系統(tǒng)選擇功能，即可以通過設(shè)置選擇輸出UTC或系統(tǒng)時間。天線開路、短路保護(hù)定時單元具備天線開路、短路保護(hù)功能，并給出報警信息。輸出信息定時單元輸出信息應(yīng)包括：定時信息、定位信息、狀態(tài)信息以及可視衛(wèi)星的仰角、方位角、信號載噪比、PDOP值等信息。輸出信息格式應(yīng)符合BD 410004-2015對數(shù)據(jù)格式的要求。性能靈敏度捕獲靈敏度捕獲靈敏度應(yīng)優(yōu)于-130dBm

15、。定時單元在概略位置、概略時間、星歷和歷書未知的狀態(tài)下開機，各顆衛(wèi)星的單通道導(dǎo)航信號載波電平不高于-130dBm時，應(yīng)能在300s內(nèi)以1Hz更新率連續(xù)10次輸出三維定位誤差小于100m的定位數(shù)據(jù)。重捕獲靈敏度重捕獲靈敏度應(yīng)優(yōu)于-135dBm。定時單元在正常定位狀態(tài)下，GNSS衛(wèi)星信號短時中斷30s后恢復(fù)，各顆衛(wèi)星的單通道導(dǎo)航信號載波電平不高于-135dBm時，應(yīng)能在300s內(nèi)以1Hz更新率連續(xù)10次輸出三維定位誤差小于100m的定位數(shù)據(jù)。跟蹤靈敏度跟蹤靈敏度應(yīng)優(yōu)于-140dBm。定時單元正常定位后，各顆衛(wèi)星的單通道導(dǎo)航信號載波電平降低到-140dBm時，應(yīng)能在300s內(nèi)以1Hz更新率連續(xù)10次

16、輸出三維定位誤差小于100m的定位數(shù)據(jù)。首次定位時間冷啟動首次定位時間在輸入衛(wèi)星導(dǎo)航信號功率電平為-130dBm時，定時單元在概略位置、概略時間、星歷和歷書未知的狀態(tài)下開機，到首次能夠在其后10s連續(xù)輸出三維定位誤差小于100m的定位數(shù)據(jù)，所需時間應(yīng)不超過60s。5BD 4200062015熱啟動首次定位時間在輸入衛(wèi)星導(dǎo)航信號功率電平為-130dBm時，定時單元在概略位置、概略時間、星歷和歷書已知的狀態(tài)下開機，到首次能夠在其后10s連續(xù)輸出三維定位誤差小于100m的定位數(shù)據(jù)，所需時間應(yīng)不超過5s。首次定時時間冷啟動首次定時時間在輸入衛(wèi)星導(dǎo)航信號功率電平為-130dBm時，定時單元在概略位置、概

17、略時間、星歷和歷書未知的狀態(tài)下開機，到首次能夠在其后10s連續(xù)輸出定時誤差小于300ns的定時信號和信息，所需時間應(yīng)不超過100s。熱啟動首次定時時間在輸入衛(wèi)星導(dǎo)航信號功率電平為-130dBm時，定時單元在概略位置、概略時間、星歷和歷書已知的狀態(tài)下開機，到首次能夠在其后10s連續(xù)輸出定時誤差小于300ns的定時信號和信息，所需時間應(yīng)不超過15s。重捕獲時間定時單元在輸入GNSS衛(wèi)星信號功率電平為-130dBm且正常定時狀態(tài)下，GNSS衛(wèi)星信號短時中斷30s，從信號恢復(fù)到首次能夠在其后10s連續(xù)輸出定時誤差小于300ns的定時信號和信息，所需時間應(yīng)不超過5s。定位精度在HDOP4或PDOP6時，

18、水平定位精度優(yōu)于10m （95%），垂直定位精度優(yōu)于15m （95%）。注：本標(biāo)準(zhǔn)中定位精度僅指靜態(tài)定位精度。定時精度相對于 UTC 定時精度相對于 UTC 定時精度應(yīng)滿足：位置保持模式：150ns；自主定位模式：250ns。相對于系統(tǒng)時間定時精度相對于系統(tǒng)時間定時精度應(yīng)滿足：位置保持模式：50ns；自主定位模式：150ns。秒、分、時脈沖秒、分、時脈沖應(yīng)滿足：上升沿：10ns；脈沖寬度：20s200ns；抖動：2ns。6BD 4200062015頻率信號輸出幅度輸出頻率信號為10MHz的方波，TTL/LVTTL電平；或輸出正弦波，3.5V峰峰值5V。頻率準(zhǔn)確度輸出頻率準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于110-9，

19、取樣時間為24h。頻率穩(wěn)定度頻率穩(wěn)定度應(yīng)滿足如下要求：1s 穩(wěn)定度優(yōu)于 510-9；b)10s 穩(wěn)定度優(yōu)于 110-9；c)100s 穩(wěn)定度優(yōu)于 510-10；d)10000s 穩(wěn)定度優(yōu)于 510-12；e)1d 穩(wěn)定度優(yōu)于 110-12。接口輸入輸出接口外接頻率參考外接頻率為 10MHz 正弦波，峰峰值范圍為 3.5V5V。交互接口交互接口為串口 RS-232C/RS-422/RS-485 或者網(wǎng)口 RJ45。脈沖信號輸出脈沖信號輸出應(yīng)滿足如下要求：脈沖信號包括 lPPS、lPPM、lPPH 或可編程脈沖信號等；阻抗：50；接口電平：TTL/LVTTL 電平。10MHz 頻率輸出10MHz

20、頻率輸出為方波或正弦波，應(yīng)滿足如下要求：方波，TTL/LVTTL 電平；正弦波，3.5V峰峰值5V。串行時間報文串行口參數(shù)串行口參數(shù)要求如下：a)波特率：4800、9600、19200、38400、57600、115200 Baud 可選，缺省設(shè)置應(yīng)為 9600Baud；b)數(shù)據(jù)格式：起始位 1 位、數(shù)據(jù)位 8 位、停止位 1 位、無校驗。串行口時間報文格式串行口輸出的報文宜采用ASCII碼格式。7BD 4200062015報文發(fā)送時刻，每秒輸出1幀。幀頭為，與秒脈沖（1PPS）的前沿對齊，偏差小于5ms；串行口時間報文標(biāo)準(zhǔn)格式見表1，波形如圖2所示。表 1串行口標(biāo)準(zhǔn)時間報文格式字節(jié)序號含義內(nèi)

21、容取值范圍1幀頭#用下列 4 個bit 合成的 16 進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的 ASCII 碼值：Bit 3：保留 = 0；2狀態(tài)標(biāo)志 1Bit 2：保留 = 0；Bit 1：閏秒預(yù)告（LSP）：在閏秒來臨前 59 s 置 1，在閏秒到來后的 00 s 置 0；Bit 0：閏秒標(biāo)志(LS)：0：正閏秒，1：負(fù)閏秒注：將 Bit3Bit0 這 4 位二進(jìn)制數(shù)表示的 16 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的ASCII 碼，例如：二進(jìn)制數(shù) 0010，對應(yīng) 16 進(jìn)制數(shù)為 0 x2，轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的 ASCII 碼值為 50，ASCII 碼為2。09AF用下列 4 個bit 合成的 16 進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的 ASCII 碼值：3狀態(tài)標(biāo)志

22、2Bit 3：夏令時預(yù)告（DSP）：在夏令時切換前 59 s 置 1； Bit 2：夏令時標(biāo)志（DST）：在夏令時期間置 1；Bit 1：半小時時區(qū)偏移：0：不增加，1：時間偏移值額外增加 0.5 hr；09AFBit 0：時區(qū)偏移值符號位：0：，1：4狀態(tài)標(biāo)志 3用下列 4 個bit 合成的 16 進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的 ASCII 碼值：Bits 3-0：時區(qū)偏移值(hr)：串口報文時間與 UTC 時間的差值，報文時間減時間偏移（帶符號）等于 UTC 時間（時間偏移在夏時制期間會發(fā)生變化）09AF5狀態(tài)標(biāo)志 4用下列 4 個bit 合成的 16 進(jìn)制數(shù)對應(yīng)的 ASCII 碼值：Bits 03-00：

23、 時 間 質(zhì) 量 ： 0 x0：正常工作狀態(tài)，時鐘同步正常0 x1：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度優(yōu)于 1 ns0 x2：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度優(yōu)于 10 ns0 x3：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度 優(yōu)于 100 ns0 x4：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度 優(yōu)于 1us0 x5：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度 優(yōu)于 10us0 x6：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度 優(yōu)于 100us0 x7：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度 優(yōu)于 1 ms0 x8：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度 優(yōu)于 10 ms0 x9：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度 優(yōu)于 100 ms0 xA：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度 優(yōu)于 1 s0 xB：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度

24、優(yōu)于 10 s0 xF：時鐘嚴(yán)重故障，時間信號不可信09AF6年千位ASCII 碼值27年百位ASCII 碼值08年十位ASCII 碼值099年個位ASCII 碼值098BD 4200062015表 1 串行口標(biāo)準(zhǔn)時間報文格式（續(xù)）字節(jié)序號含義內(nèi)容取值范圍10月十位ASCII 碼值0111月個位ASCII 碼值0912日十位ASCII 碼值0313日個位ASCII 碼值0914時十位ASCII 碼值0215時個位ASCII 碼值0916分十位ASCII 碼值0517分個位ASCII 碼值0918秒十位ASCII 碼值0619秒個位ASCII 碼值0920校驗字節(jié)高位從“狀態(tài)標(biāo)志 1”直到“秒個

25、位”逐字節(jié)異或的結(jié)果（即：異或校驗），將校驗字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)高位和低位分別使用 ASCII 碼值表示09AF21校驗字節(jié)低位22結(jié)束標(biāo)志CR0DH23結(jié)束標(biāo)志LF0AH圖 2串行通信報文發(fā)送波形接口定義接口類型接口類型包括網(wǎng)口RJ45，串口RS-232C、RS-422和RS-485，其中RS-422和RS-485為差分傳輸模式。網(wǎng)口網(wǎng)口協(xié)議遵從TCP/IP，報文格式為TCP或UDP，連接器為RJ45。4.5.2.3.3RS-232C串口RS-232C電氣特性應(yīng)符合GB/T 6107的規(guī)定，連接器為9針D型小型陽插座，9針插座針的編號和定義見表2。表 29 針D 型陽插座 9 針編號和定義針編號

26、RS-232C 信號1空2接收數(shù)據(jù)RXD3發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4空5信號地 GND69空9BD 42000620154.5.2.3.4RS-422RS-422接口應(yīng)符合GB/T 11014的規(guī)定。連接器為9針D型小型陽插座，9針插座針的編號和定義見表3。表 39 針D 型陽插座 9 針編號和定義針編號RS-422 信號1空2發(fā)送數(shù)據(jù) TXD-3接收數(shù)據(jù) RXD-46空7接收數(shù)據(jù)RXD+8發(fā)送數(shù)據(jù)TXD+9空4.5.2.3.5RS-485RS-485接口應(yīng)符合ANSI/TUA/EIA 485-A-1998的規(guī)定。連接器為9 針D型小型陽插座，9針插座針的編號和定義見表4。表 49 針D 型陽插座 9

27、針編號和定義針編號RS-485 信號12空3接收數(shù)據(jù) RXD-4接收數(shù)據(jù)RXD+5發(fā)送數(shù)據(jù)TXD+6空7發(fā)送數(shù)據(jù) TXD-89空IRIG-B 碼（可選）IRIG-B（DC）碼IRIG-B（DC）碼應(yīng)滿足如下要求：每秒 1 幀，包含 100 個碼元，每個碼元 10ms；脈沖上升時間：20ns；抖動時間：100ns；秒準(zhǔn)時沿的時間準(zhǔn)確度：優(yōu)于 1s；接口類型：TTL 電平或 RS-422 或 RS-485；采用 IRIG-B000 格式。IRIG-B（AC）碼IRIG-B（AC）碼應(yīng)滿足如下要求：載波頻率：1 kHz；頻率抖動：載波頻率的 1；10BD 4200062015信號幅值（峰峰值）：高幅

28、值為 3 V12 V 可調(diào)，典型值為 10 V；低幅值符合 3:16:1 調(diào)制比要求，典型調(diào)制比為 3:1；輸出阻抗：600，變壓器隔離輸出；秒準(zhǔn)時點的時間準(zhǔn)確度：優(yōu)于 10s；采用 IRIG-B120 格式。網(wǎng)絡(luò)時間接口（可選）NTP 接口NTP接口應(yīng)滿足如下要求：工作模式：客戶端/服務(wù)器端；同步精度：時鐘處于跟蹤鎖定狀態(tài)時，其同步精度應(yīng)滿足表 5 要求；網(wǎng)絡(luò)接口：RJ45；支持的協(xié)議：RFC 1305（NTP）和 RFC 2030（SNTP）。表 5工作在客戶端模式下同步精度要求局域網(wǎng)優(yōu)于 10ms廣域網(wǎng)優(yōu)于 500msPTP 接口PTP接口應(yīng)滿足如下要求：工作模式：主鐘/從鐘；同步精度：

29、時鐘處于跟蹤鎖定狀態(tài)時，在局域網(wǎng)內(nèi)同步精度優(yōu)于 1s；網(wǎng)絡(luò)接口：RJ45；支持的協(xié)議：IEEE Std 1588-2008（PTPv2）。環(huán)境適應(yīng)性工作環(huán)境的溫度和濕度定時單元工作環(huán)境的溫度和相對濕度見表6，根據(jù)實際應(yīng)用場合選擇。表 6工作環(huán)境的溫度和濕度級別環(huán)境溫度相對濕度使用場所范圍最大變化率h相對濕度%C0545202085室內(nèi)C12070205100遮蔽場所C24085205100室外貯存、運輸環(huán)境貯存、運輸環(huán)境溫度為-55+125，在不施加任何激勵量的條件下，設(shè)備應(yīng)不出現(xiàn)不可逆變化。溫度恢復(fù)正常后，設(shè)備的性能應(yīng)仍符合本標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)要求。11BD 4200062015測試方法測試環(huán)境條

30、件除另有規(guī)定外，所有試驗應(yīng)在以下條件下進(jìn)行：a)溫度：1535；b)相對濕度：20%80%。如果實際測試不能滿足上述環(huán)境條件要求，測試結(jié)果中應(yīng)標(biāo)明測試時真實的環(huán)境溫度和相對濕度。測試信號在測試中根據(jù)需要使用實際的衛(wèi)星導(dǎo)航信號和模擬測試信號。模擬器產(chǎn)生的信號必須具有與衛(wèi)星信號相同的特性，在正常動態(tài)星座下，能產(chǎn)生幾何位置良好（HDOP4或PDOP6）的衛(wèi)星信號。測試設(shè)備現(xiàn)場主要測試儀器和設(shè)備包括：時間參考源、頻率參考源、信號模擬源、標(biāo)準(zhǔn)測試接收機、示波器、時間間隔計數(shù)器、比相儀、數(shù)據(jù)采集處理單元等。所有測試用儀器、設(shè)備應(yīng)有足夠的測量范圍、分辨力、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，其性能應(yīng)滿足被測性能指標(biāo)的要求；測試

31、所用儀器設(shè)備應(yīng)經(jīng)過計量部門檢定或校準(zhǔn)，符合性能指標(biāo)要求，并在檢定或校準(zhǔn)有效期內(nèi)。測試場地測試場地應(yīng)沒有強電磁干擾源，如雷達(dá)、電火花等，測試場地的電磁干擾強度應(yīng)不影響定時單元的性能測試。功能測試測試項目本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的功能測試項目及對應(yīng)的要求、測試方法見表7。表 7功能測試項目一覽表序號測試項目功能要求測試方法1定時模式位置保持4.3.15.5.2.1自主定位4.3.15.5.2.22參數(shù)設(shè)置4.3.25.5.33GNSS 定時4.3.35.5.44時間系統(tǒng)選擇4.3.45.5.55天線開路、短路保護(hù)4.3.55.5.66輸出信息4.3.65.5.7定時模式測試位置保持模式用實際衛(wèi)星信號進(jìn)行測試。設(shè)

32、置被測定時單元接收天線的精確坐標(biāo)，然后查看定時單元是否能正確輸出定時信息。12BD 4200062015自主定位模式用實際衛(wèi)星信號進(jìn)行測試。被測定時單元接收不少于4顆衛(wèi)星導(dǎo)航的信號，自主定位后查看定時單元是否能正確輸出定位和定時信息。參數(shù)設(shè)置測試查看定時單元是否具備天線坐標(biāo)、定時模式、時間系統(tǒng)選擇、時間自主完好性檢測門限、初始時間、通信參數(shù)等參數(shù)設(shè)置功能。GNSS 定時測試用實際衛(wèi)星信號進(jìn)行測試。通過計算機串口測試軟件查看定時單元是否能正確輸出定時信息。時間系統(tǒng)選擇測試用實際衛(wèi)星信號進(jìn)行測試。通過計算機串口測試軟件查看定時單元是否具備此功能。天線開路、短路保護(hù)測試在定時單元開機正常工作后，分別

33、使定時單元接收天線為開路和短路狀態(tài)，查看定時單元是否給出報警信息。輸出信息測試在定時單元開機正常工作后，通過計算機串口測試軟件查看定時單元是否具備此功能。性能測試測試項目本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能測試項目及對應(yīng)的要求測試方法見表8。表 8性能測試項目一覽表序號測試項目性能要求測試方法1靈敏度捕獲靈敏度4.4.1.15.6.2.1重捕獲靈敏度4.4.1.25.6.2.2跟蹤靈敏度4.4.1.35.6.2.32首次定位時間冷啟動首次定位時間4.4.2.15.6.3.1熱啟動首次定位時間4.4.2.25.6.3.23首次定時時間冷啟動首次定時時間4.4.3.15.6.4.1熱啟動首次定時時間4.4.3.25.

34、6.4.24重捕獲時間4.4.45.6.55定位精度4.4.55.6.66定時精度相對于UTC 定時精度4.4.6.15.6.7.1相對于系統(tǒng)時間定時精度4.4.6.25.6.7.27秒、分、時脈沖4.4.75.6.88頻率信號輸出幅度4.4.8.15.6.9.1頻率準(zhǔn)確度4.4.8.25.6.9.2頻率穩(wěn)定度4.4.8.35.6.9.313BD 4200062015靈敏度測試捕獲靈敏度測試用模擬器進(jìn)行測試，設(shè)置模擬器仿真用戶直線運動，速度不高于2m/s，每次設(shè)置模擬器輸出的各顆衛(wèi)星的每一通道信號電平從定時單元不能捕獲的信號功率電平開始，以1dB步進(jìn)增加，若被測定時單元的技術(shù)文件中聲明了捕獲靈

35、敏度量值，則從低于該量值2dB的電平值開始。在模擬器輸出信號的每個電平值下，被測定時單元在冷啟動狀態(tài)下開機，若其能夠在300s內(nèi)捕獲導(dǎo)航信號，并以1Hz的更新率連續(xù)10次輸出三維定位誤差小于100m的定位數(shù)據(jù)，記錄該電平值， 應(yīng)符合4.4.1.1的要求。重捕獲靈敏度測試用模擬器進(jìn)行測試，設(shè)置模擬器仿真用戶直線運動，速度不高于2m/s，每次設(shè)置模擬器輸出的各顆衛(wèi)星的每一通道信號電平從定時單元不能捕獲的信號功率電平開始，以1dB步進(jìn)增加，若被測定時單元的技術(shù)文件中聲明了重捕獲靈敏度量值，則從低于該量值2dB的電平值開始。在模擬器輸出信號的每個設(shè)置電平值下，被測定時單元正常定位（此時為使導(dǎo)航能夠正常

36、定位， 可先輸出較高的可定位電平）后，控制模擬器中斷衛(wèi)星信號30s再恢復(fù)到該設(shè)置電平值，若定時單元能夠在信號恢復(fù)后300s內(nèi)捕獲導(dǎo)航信號，并以1Hz的更新率連續(xù)10次輸出三維定位誤差小于100m的定位數(shù)據(jù)，記錄該設(shè)置電平值，應(yīng)符合4.4.1.2的要求。跟蹤靈敏度測試用模擬器進(jìn)行測試，設(shè)置模擬器仿真用戶直線運動，速度不高于2m/s。在被測定時單元正常定位的情況下，設(shè)置模擬器輸出的各顆衛(wèi)星的各通道信號電平以1dB步進(jìn)降低。在模擬器輸出信號的各電平值下，測試定時單元能否在300s內(nèi)連續(xù)10次輸出三維定位誤差小于100m的定位數(shù)據(jù)，找出能夠使定時單元滿足該定位要求的最低電平值，應(yīng)符合4.4.1.3的要

37、求。首次定位時間測試?yán)鋯邮状味ㄎ粫r間測試用模擬器進(jìn)行測試，設(shè)置模擬器仿真用戶直線運動，速度不高于2m/s。使被測定時單元在下述任意一種冷啟動狀態(tài)下開機：為被測定時單元初始化一個距實際測試位置不少于 1000km 但不超過 10000km 的偽位置， 或刪除當(dāng)前歷書數(shù)據(jù)；7 天以上不加電。以1Hz的位置更新率連續(xù)記錄輸出的定位數(shù)據(jù)，找出首次連續(xù)10次輸出三維定位誤差不超過100m的定位數(shù)據(jù)的時刻，計算從開機到上述10個輸出時刻中第1個時刻的時間間隔，應(yīng)符合4.4.2.1 的要求。熱啟動首次定位時間測試用模擬器進(jìn)行測試，設(shè)置模擬器仿真用戶直線運動，速度不高于2m/s。14BD 420006201

38、5在被測定時單元正常定位狀態(tài)下，短時斷電60s后，被測定時單元重新開機，以1Hz的位置更新率連續(xù)記錄輸出的定位數(shù)據(jù)，找出首次連續(xù)10次輸出三維定位誤差不超過100m的定位數(shù)據(jù)的時刻， 計算從開機到上述10個輸出時刻中第1個時刻的時間間隔，應(yīng)符合4.4.2.2的要求。首次定時時間測試?yán)鋯邮状味〞r時間測試用模擬器進(jìn)行測試，設(shè)置模擬器仿真用戶直線運動，速度不高于2m/s。按照5.6.3.1中使被測定時單元冷啟動，然后以1Hz的更新率連續(xù)記錄輸出的定時信息，找出首次連續(xù)10次輸出定時誤差不超過300ns的定時信號和信息的時刻，計算從開機到上述10個輸出時刻中第1個時刻的時間間隔，應(yīng)符合4.4.3.1

39、的要求。熱啟動首次定時時間測試用模擬器進(jìn)行測試，設(shè)置模擬器仿真用戶直線運動，速度不高于2m/s。在被測定時單元正常定位狀態(tài)下，短時斷電60s后，被測定時單元重新開機，以1Hz的更新率連續(xù)記錄輸出的定時信息，找出首次連續(xù)10次輸出定時誤差不超過300ns的定時信號和信息的時刻，計算從開機到上述10個輸出時刻中第1個時刻的時間間隔，應(yīng)符合4.4.3.2的要求。重捕獲時間測試用模擬器進(jìn)行測試，設(shè)置模擬器仿真用戶直線運動，速度不高于2m/s。在被測定時單元正常定位狀態(tài)下，短時中斷衛(wèi)星信號30s后，恢復(fù)衛(wèi)星信號，以1Hz的位置更新率連續(xù)記錄輸出的定位數(shù)據(jù)，找出自衛(wèi)星信號恢復(fù)后，首次連續(xù)10次輸出三維定位

40、誤差不超過100m 的定位數(shù)據(jù)的時刻，計算從衛(wèi)星信號恢復(fù)到上述10個輸出時刻中第1個時刻的時間間隔，應(yīng)符合4.4.4 的要求。定位精度測試將被測定時單元的天線固定在一個位置已知的基準(zhǔn)點上，連續(xù)測試時間24h以上，將獲取的定位數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)點坐標(biāo)進(jìn)行比較，數(shù)據(jù)處理中應(yīng)剔除HDOP4或PDOP6的定位數(shù)據(jù)，計算定位誤差及其分布，應(yīng)符合4.4.5的要求。定時精度測試相對于 UTC 的定時精度測試概述相對于UTC的定時精度測試可分為直接獲取UTC信號的測試、間接獲取UTC信號的測試和比較法測試三種方法?？芍苯荧@取 UTC 信號的測試當(dāng)測試現(xiàn)場可直接獲取UTC信號時，測試采用時刻比對分析法，設(shè)備連接如圖3所

41、示，該方法主要以均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差為測量依據(jù)。測試步驟如下：按圖 3 所示連接設(shè)備；15BD 4200062015按要求預(yù)熱被測定時單元；按要求設(shè)置被測定時單元的工作模式，輸入其內(nèi)部時延，對工作在位置保持模式下的定時單元，還應(yīng)輸入其天線坐標(biāo)，天線坐標(biāo)的誤差不大于 0.1m；測量標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源輸出的秒脈沖與被測定時單元輸出的秒脈沖之間的時差i ，每 1s 測量一次，連續(xù)測量 24h，記錄測量值。 1被測定時單元UTC/標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源 210MHz1PPS關(guān)門信號開門信號3天線 時間間隔計數(shù)器10MHzUTC/標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源 1PPS數(shù)據(jù)采集處理單元圖 3可直接獲取 UTC 信號的測試設(shè)備連接圖數(shù)據(jù)處

42、理要求如下：按公式（1）計算平均值 1 m m123ts ,(i1i )（1）式中： 被測定時單元經(jīng)延時修正后的定時偏差平均值，單位為納秒（ns）； 被測定時單元未經(jīng)延時修正的定時偏差平均值，單位為納秒（ns）；1天線電纜時延，單位為納秒（ns）； 2 被測定時單元 1pps 輸出電纜時延，單位為納秒（ns）； 3 標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源 1pps 電纜時延，單位為納秒（ns）；ts 標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源時間與 UTC 時間的偏差，單位為納秒（ns）；m 觀測次數(shù)；i 被測定時單元與標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源時刻 i 的相對偏差，單位為納秒（ns）。1m 1im( )2i1按公式（2）計算標(biāo)準(zhǔn)偏差：S .（2）式中：S

43、 定時標(biāo)準(zhǔn)偏差，單位為納秒（ns）。16BD 4200062015按公式（3）計算定時總偏差：B 2S （3）式中：B 定時總偏差，單位為納秒（ns）。間接獲取 UTC 信號的測試當(dāng)測試現(xiàn)場不能直接獲取UTC信號時，由于沒有可用的UTC信號和標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，所以需要建立與UTC或國家標(biāo)準(zhǔn)時間的溯源鏈路，通過溯源和比對確定本地標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源與UTC或國家標(biāo)準(zhǔn)時間的鐘差信息和頻差信息，然后按照圖4所示連接設(shè)備進(jìn)行測試。溯源系統(tǒng)最好采用已經(jīng)標(biāo)校過的溯源系統(tǒng)，并在數(shù)據(jù)處理中考慮溯源系統(tǒng)不確定度的影響。測試方法同5.6.7.1.2。 1 2 3圖 4間接獲取 UTC 信號的測試設(shè)備連接圖比較法測試當(dāng)測

44、試現(xiàn)場通過直接或間接都無法獲取UTC信號時，可采用比較法。比較法測試的條件是需要一臺經(jīng)過測試標(biāo)定過的定時接收機，其測試設(shè)備連接如圖5所示。測試步驟如下：按圖 5 所示連接設(shè)備；按要求預(yù)熱被測定時單元；測量已經(jīng)標(biāo)定過的定時單元的 1PPS 信號與被測定時單元的 1PPS 信號之間的時差i 。每1s 測量一次，連續(xù)測量 24h，記錄測量值。17BD 4200062015天 線 1功分器本地標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源被測定時單元1PPS 2關(guān)門信號 10MHz時間間隔計數(shù)器數(shù)據(jù)采集處理單元標(biāo)定過的定時單元1PPS 4開門信號10MHz 圖 5比較法測試設(shè)備連接圖數(shù)據(jù)處理要求如下：按公式（4）計算平均值： 1 m

45、1 m( m i ) 2 4 ts , m i（4）i1i1式中： 4 被標(biāo)定定時單元 1pps 輸出電纜時延，單位為納秒（ns）。按公式（2）計算標(biāo)準(zhǔn)偏差：按公式（3）計算定時總偏差。相對于系統(tǒng)時間的定時精度測試可直接獲取系統(tǒng)時間信號的測試當(dāng)測試現(xiàn)場可直接獲取系統(tǒng)時間時，其測試方法、測試步驟和數(shù)據(jù)處理與相對于UTC定時精度的測試方法、測試步驟和數(shù)據(jù)處理相同，測試設(shè)備連接如圖6所示。1 2 3圖 6可直接獲取系統(tǒng)時間信號的測試設(shè)備連接圖測試步驟如下：18BD 4200062015按圖 6 所示連接設(shè)備；按要求預(yù)熱被測定時單元；按要求設(shè)置被測定時單元的工作模式，輸入其內(nèi)部時延，對工作在位置保持模

46、式下的定時單元，還應(yīng)輸入其天線坐標(biāo)，天線坐標(biāo)的誤差不大于 0.1m；測量標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源輸出的秒脈沖與被測定時單元輸出的秒脈沖之間的時差i 。每 1s 測量一次，連續(xù)測量 24h，記錄測量值。數(shù)據(jù)處理要求如下：按公式（1）計算平均值；按公式（2）計算標(biāo)準(zhǔn)偏差；按公式（3）計算定時總偏差。間接獲取系統(tǒng)時間信號的測試123在不能直接獲取系統(tǒng)時間信號的情況下，由于沒有可用的系統(tǒng)時間信號和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，所以需要建立與系統(tǒng)時間的溯源鏈路，通過溯源和比對確定本地標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源與系統(tǒng)時間的鐘差信息和頻差信息，然后按照圖7所示連接設(shè)備進(jìn)行測試。溯源系統(tǒng)最好采用已經(jīng)標(biāo)校過的溯源系統(tǒng)，并在數(shù)據(jù)處理中考慮溯源系統(tǒng)不確

47、定度的影響。測試方法同5.6.7.1.3。圖 7間接獲取系統(tǒng)時間信號的測試設(shè)備連接圖比較法測試通過直接或間接都無法獲取系統(tǒng)時間信號的情況下，可采用比較法。比較法測試的條件是需要一臺經(jīng)過測試標(biāo)定過的定時接收機，其測試設(shè)連接圖如圖5所示,測試步驟和數(shù)據(jù)處理與相對于UTC 的定時精度采用的比較法測試步驟和數(shù)據(jù)處理相同。秒、分、時脈沖測試將脈沖信號輸出至示波器，測量脈沖信號上升沿、脈沖寬度，應(yīng)符合4.4.7的要求。以5.6.7計算出的定時標(biāo)準(zhǔn)偏差表征定時抖動，定時抖動應(yīng)符合4.4.7的要求。19BD 4200062015頻率信號輸出測試幅度測試將頻率信號輸出至示波器，用示波器觀察定時單元輸出頻率信號波

48、形及幅度，應(yīng)符合4.4.8的要求。頻率穩(wěn)定度測試頻率穩(wěn)定度測試的取樣時間一般為1s、10s、100s、10000s和1d。1s、10s、100s和10000s的頻率穩(wěn)定度的測試可采用直接測頻法和比相法。1d的頻率穩(wěn)定度的測試可采用比相法。直接測頻法將參考頻率源輸出與GNSS定時單元頻率輸出連接到頻率計數(shù)器，用頻率計數(shù)器直接測量頻率值。測試框圖見圖8，f xfr圖 8直接測頻法測試框圖1f0( fm1i1i f )2i12(m 1)圖8中， f表示參考頻率實際值，單位為赫茲（Hz）； f表示被測頻率實際值，單位為赫茲（Hz）； 不同取樣時間的頻率穩(wěn)定度如公式（6）所示： y .（6）式中： y

49、頻率穩(wěn)定度； 取樣時間；m 取樣組數(shù)；fi1 第 i+1 個取樣時間 內(nèi)頻率測量的平均值，單位為赫茲（Hz）；fi 第 i 個取樣時間 內(nèi)頻率測量的平均值，單位為赫茲（Hz）；f0 被測頻率標(biāo)稱值。比相法GNSS定時單元輸出頻率和參考頻率源的輸出信號分別加到線性相位比較器（比相儀）相應(yīng)的輸入端，連續(xù)記錄兩個信號差的相位變化量。測試框圖見圖9。定時單元頻率輸出f x線性相位比較器fr參考頻率源圖 9比相法測試框圖不同取樣時間的頻率穩(wěn)定度如公式（7）所示：20BD 42000620151(m1i1 )2ii12(m 1) y .（7）式中：i 第 i 次測量的累計相位差值，單位為秒（s）；i1 第

50、 i+1 次測量的累計相位差值，單位為秒（s）。頻率準(zhǔn)確度測試頻率準(zhǔn)確度測試可采用直接測頻法和比相法，取樣時間為24h，測試框圖如圖8和圖9所示。 選用直接測頻法，頻率準(zhǔn)確度按公式（8）計算：A f0 fx（8）f0式中：A表示頻率準(zhǔn)確度；f0 被測頻率標(biāo)稱值；fx 被測頻率測量值的平均。選用比相法，頻率準(zhǔn)確度按公式（9）計算：A （9）式中： 用時間單位表示的 N 個累積相位差值的平均值。接口測試用示波器觀察定時單元輸出的時間或頻率信號；將定時單元數(shù)據(jù)端口與計算機相連接，檢查數(shù)據(jù)格式和內(nèi)容，應(yīng)符合4.5要求。21BD 4200062015附 錄 A (規(guī)范性附錄)IRIG-B 碼碼元定義及波

51、形IRIG-B 碼碼元定義見表 A.1，IRIG-B 碼中的時間為北京時間，IRIG-B 碼波形圖見圖 A.1。表 A.1IRIG-B 碼碼元定義表碼元序號定義說明0Pr基準(zhǔn)碼元14秒個位，BCD 碼，低位在前5索引位置“0”68秒十位，BCD 碼，低位在前9P1位置識別標(biāo)志#11013分個位，BCD 碼，低位在前14索引位置“0”1517分十位，BCD 碼，低位在前18索引位置“0”19P2位置識別標(biāo)志#22023時個位，BCD 碼，低位在前24索引位置“0”2526時十位，BCD 碼，低位在前2728索引位置“0”29P3位置識別標(biāo)志#33033日個位，BCD 碼，低位在前34索引位置“0

52、”3538日十位，BCD 碼，低位在前39P4位置識別標(biāo)志#44041日百位，BCD 碼，低位在前4248索引位置“0”49P5位置識別標(biāo)志#55053年個位，BCD 碼，低位在前54索引位置“0”5558年十位，BCD 碼，低位在前59P6位置識別標(biāo)志#660閏秒預(yù)告（LSP）在閏秒來臨前 1 s59 s 置“1”，在閏秒到來后的 00 s 置“0”61閏秒（LS）標(biāo)志“0”：正閏秒，“1”：負(fù)閏秒62夏時制預(yù)告（DSP）在夏時制切換前 1s59 s 置“1”63夏時制（DST）標(biāo)志在夏時制期間置“1”64時間偏移符號位“0”：，“1”：6568時間偏移（小時），二進(jìn)制，低位在前時間偏移IRIG-B 時間UTC 時間（時間偏移在夏時制期間會發(fā)生變化）69P7位置識別標(biāo)志#722BD 4200062015表 A.1IRIG-B 碼碼元定義表（續(xù)）碼元序號定義說明70時間偏移（0.5 h）“0”：不增加時間偏移量“1”：時間偏移量額外增加 0.5 h7174時間質(zhì)量，二進(jìn)制，低位在前0 x0：正常工作狀態(tài)，時鐘同步正常0 x1：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度優(yōu)于 1 ns0 x2：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度優(yōu)于 10 ns0 x3：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度優(yōu)于 100 ns0 x4：時鐘同步異常，時間準(zhǔn)確度優(yōu)于 1s0 x5：時鐘同步異常，