沿海无线电指向标差分全球定位系统建设技术要求教学文案.docx
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沿海无线电指向标差分全球定位系统建设技术要求教学文案
沿海无线电指向标-差分全球定位系统
建设技术要求
目 录
1、总体技术要求
2、站址选择
3、RBN-DGPS站业务用房要求
4、设备配置及技术要求
附件1：
RBN-DGPS站系统可靠性的计算
附件2：
RBN-DGPS系统设备现场验收细则
1.总体技术要求
1.1沿海无线电指向标-差分全球定位系统由基准台、播发台、完善性监控台和中央监控站组成。
基准台、播发台、完善性监控台设在同一站址，称为RBN-DGPS站。
1.2RBN-DGPS站同时播发航海无线电指向信号和差分GPS修正信号，播发频率、功率、信号类型、信息格式及速率应符合《沿海无线电指向标-差分全球定位系统播发标准》的规定。
1.3发射信号可靠性
在播发修正信号正确且发射功率不低于其额定值的50%的前提下，RBN-DGPS站播发信号的可靠性不低于99.0%。
1.4用户信号可利用率
在播发修正信号正确且发射功率不低于其额定值的50%的前提下，对于单站信号覆盖区域，用户信号可利用率不低于97%。
1.5信号覆盖范围
RBN-DGPS站播发信号覆盖半径海上为300公里（场强50μV／m）。
1.6定位精度
在信号覆盖范围内，对于米级接收机定位精度为10m（2drms），亚米级接收机定位精度为5m（2drms）。
2.站址选择
2.1 RBN-DGPS站站址选择应遵循以下原则：
—应符合总体布局规划的要求
—应尽量利用现有无线电指向标站或罗兰A导航台的设施
—应有安全的环境，不应选择在易燃、易爆的建筑物和堆积场附近
—交通方便，通讯条件较好
—具有稳定、可靠的供电
—所在区域电磁干扰尽可能小
—仰角5︒以上应无永久性建筑物、山峰、高大树木或其他物体遮挡
—尽量靠近港口、主要航道或狭窄水道
—与相邻RBN-DGPS站播发的信号交叉覆盖合理
2.2中央监控站的选址应遵循下列原则：
—通讯设施完善，通讯质量好且便利快捷
—具有稳定、可靠的供电
—与辖区内监控台站地理布局合理，便于与航测信息系统联网
3.RBN-DGPS站业务用房要求
3.1 设备机房抗震设防烈度应按当地基本烈度提高一度。
3.2 设备机房和值班用房使用总面积为30～50m2，最底净高为3.2m。
3.3 设备机房地面类型为抗静电活动地板。
3.4 设备机房墙面和顶棚采用浅色调阻燃型喷塑，顶棚采取防水措施。
3.5 设备机房采用铝合金密封窗。
3.6 设备机房采用玻璃和铝合金材料分割为设备和值班两个区域。
3.7 设备区域内的温度为18℃～25℃，相对湿度为30～80%。
3.8 设备机房内采用白炽灯作为主要照明，距室内地面1m处，照度为150～200Lx。
3.9 办公用房、油机房、备品备件室等按通行标准建造。
4.设备配置及技术要求
4.1各种设备应安装牢固，在地震震级小于机房抗震极限时不倾覆、不移位、不跌落。
4.2基准台
4.2.1设备配置
—基准接收机（含调制器）（2台，双机热备份）
—基准接收机天线（2个）
—配套的天线、电源和数据电缆
4.2.2技术要求
4.2.2.1基准接收机的性能和技术指标应满足《RTCM差分GPS基准台和完善性监控台推荐标准（1.0版）》（RTCMRecommendedStandardsforDifferentialNavstarGPSReferenceStationandIntegrityMonitor，Version1.0）的要求，其中主要有：
—L1C/A码信号辐射到仰角大于7.5°的天线时的最小信号功率电平为-160dBw
—对某一卫星在首次取得满足上述最小辐射功率电平的信号后最小跟踪时间为120秒
—可视卫星最少4颗，最多12颗
4.2.2.1.1C/A码距离变化率测量精度：
优于10cm/s（rms），排除基准站时钟频率漂移。
4.2.2.1.2距离变化率修正精度：
优于11cm/s（rms），排除基准站时钟频率漂移。
4.2.2.1.3C/A码伪距修正精度：
优于85cm（rms），排除RTCM#1和#9电文比例因子SA和它们的等待时间。
4.2.2.1.4伪距离修正等待时间：
小于1.0s。
4.2.2.2基准接收机（含调制器）应能在电压为220VAC（±10%）、周率50Hz（±5%）的电源下正常工作。
4.2.2.3基准接收机（含调制器）应能在温度为0℃～＋50℃、相对湿度为95%（非凝水）环境下正常工作。
存储温度应为-40℃～＋75℃。
4.2.2.4基准接收机天线位置坐标系采用WGS-84，绝对精度应≤1m，坐标显示单位为分，小数点后保留5位。
4.2.2.5基准接收机天线应能在温度为-40℃～＋75℃、相对湿度为100%（凝水）环境下正常工作。
4.2.2.6基准接收机天线应安装牢固，抗风能力应达到50m／s及阵风70m／s。
4.2.2.7基准接收机无线罩应水密且耐紫外线照射，其外型设计应满足防积水、防积雪、防鸟类停留的要求。
4.2.2.8调制器的调制信号输出—航海导航波段：
调制器性能和技术指标应满足《RTCM差分GPS基准台和完善性监控台推荐标准（1.0版）》（RTCMRecommendedStandardsforDifferentialNavstarGPSReferenceStationandIntegrityMonitor，Version1.0）的要求，其中主要有：
4.2.2.8.1频率输出范围：
载波频率范围从283.5kHz到325kHz，可以500Hz递增。
4.2.2.8.2频率容限：
载波频率精度优于±4ppm和频率的年老化率低于1ppm。
4.2.2.8.3输出调制：
基准台将输出以MSK调制RTCM数据流的信号给发射机。
4.2.2.8.4相位噪声：
在10Hz的偏移时每双向调制的相位噪声应低于-80dB/Hz。
4.3完善性监控台
4.3.1设备配置
—完善性监测GPS接收机（1台）
—完善性监测GPS接收机天线（1个）
—指向标接收机（1台）
—指向标接收机天线（1个）
—计算机（含控制板、串口板）（一般为2台）
—监控软件（1套）
—打印机（1台）
—配套的天线、电源和数据电缆
—调制解调器（2台）
—数据通讯线路（1路）
4.3.2技术要求
4.3.2.1完善性监测GPS接收机、完善性监测GPS接收机天线、指向标接收机和指向标接收机天线的性能和技术指标应满足《RTCM差分GPS基准台和完善性监控台推荐标准（1.0版）》（RTCMRecommendedStandardsforDifferentialNavstarGPSReferenceStationandIntegrityMonitor，Version1.0）的要求，其中主要有：
4.3.2.1.1C/A码距离变化率测量精度：
多用户完善性监视器的精度优于4cm/s（rms）。
航海导航完善性监视器的精度优于10cm/s（rms）。
这一精度没有考虑基准台时钟频率偏差。
4.3.2.1.2报警产生时间：
如果下面任何一个报警阈值超过其对应的观察时限，则完善性监视器将在0.25秒内产生一条RSIM#20电文：
高伪距残差
高水平位置误差
高HDOP
4.3.2.1.3星座变化指示时间：
无论某一卫星的仰角是多大或校正值是否正在被播发，在开始或结束跟踪任何卫星之后1秒钟时间之内，完善性监视器将向基准台发送一条新的有关被跟踪的SV状态的信息电文RSIM#7。
4.3.2.1.4广播检测—航海导航波段：
在满足1～24V/m和0.18～4mA/m磁场强度条件下:
—数据链接收机位错率性能：
如果与基准站处于同一位置的监视器99%的功率容量带宽的信噪比是10dB而远方监视器的信噪比是7dB，则数据链接收机的位错率将达到10-3。
—数据链接收机信号电平测量：
无论天线高度是多少，数据链接收机将在信号的±1.25dB之内测量信号播发的电场强度。
—信噪比测量：
对于远方监视器，数据链接收机将在MSK信号的全部功率带宽±1dB之内测量其信噪比。
对与基准台处于同一位置的监视器不要求对信噪比进行测量。
4.3.2.2完善性监测GPS接收机和指向标接收机的电源和环境适应性能应分别满足4.2.2.2和4.2.2.3的要求。
4.3.2.3完善性监测GPS接收机天线和指向标接收机天线应分别满足4.2.2.4、4.2.2.5、4.2.2.6和4.2.2.7的要求。
4.3.2.4计算机（含控制板、串口板）应采用工业品级，配置要求为：
586或以上，主频≥100MHz，内存≥16M，硬盘≥800M，3英寸软驱，彩显1024×7680.28。
计算机（含控制板、串口板）应能正常运行监测控制软件，各口与相应设备通讯正常，可按监控程序正常设置、监测、控制相应的设备及显示和记录所需的数据。
4.3.2.5监控软件应具有极高的可靠性和良好的人机界面。
监控程序在受到干扰后应能自行恢复正常运行。
为防止非授权人员输入或修改数据，监控程序应有口令保护功能。
4.3.2.6调制解调器速率为14.4K，电源和环境适应性能应分别满4.2.2.2和4.2.2.3的要求。
4.3.2.7通讯线路符合国家数据通讯的有关规范，应能满足速率为14.4K的数据通讯要求。
4.4播发台
4.4.1设备配置
—发射机（2台）
—自动天线调谐器（1台）
—发射天线（1座）
—配套的天线、电源和数据电缆
4.4.2技术要求
4.4.2.1发射机的性能和技术指标应符合《沿海无线电指向标-差分全球定位系统播发标准》的规定。
4.4.2.2发射机的电源和环境适应性能应分别满足4.2.2.2和4.2.2.3的要求。
4.4.2.3自动天线调谐器安装在室外尽量靠近天线处，外面设置防雨装置，并能在温度为-20℃～+70℃、相对湿度100%（凝水）环境下正常工作。
4.4.2.4发射天线（含地网）的设计、安装和技术指标应符合有关的通信工程技术规范。
4.5供电系统
4.5.1设备配置
—备用发电机组（2台）
—交流净化稳压电源（1台）
—在线式不间断电源（1台）
4.5.2技术要求
4.5.2.1发电机组的容量应依台站的实际需求（设备、照明、办公及生活用电）配置。
4.5.2.2发电机的输出电压为220VAC（±10%），周率为50Hz（±3%），波形畸变<5%。
4.5.2.3交流净化稳压电源配置容量为5kw，在输入电压为160VAC～260VAC和负载从10%～80%变化时，输出电压应为220VAC（±4%），波形失真＜3%。
交流净化稳压电源应具有良好尖峰和浪涌抑制功能。
4.5.2.4在线式不间断电源配置容量为3kw，其输出波形应满足设备要求，在电源转换时应满足所有设备（包括计算机）能不间断地正常运行。
4.5.2.5各种电源线均应采用耐高温、耐腐蚀、塑套、多铜芯电缆，耐压和线径根据实际应用电压和最大通过电流依有关电工规范选取。
4.6防雷与接地
4.6.1台站的工作接地、保护接地和防雷接地宜合设在一个接地系统上。
4.6.2天线系统与设备机房联合接地时，接地电阻应≤1Ω。
4.6.3天线系统接地与设备机房接地分开时，天线系统接地电阻和设备机房接地电阻应≤4Ω。
4.7系统设备验收
4.7.1RBN-DGPS台站的系统设备按本要求进行验收，工程竣工验收按部有关规定执行。
4.7.2系统设备验收由建设单位组织实施，成立验收领导小组和验收测试小组。
4.7.3验收程序：
首先根据供货合同中的技术规格进行单机检验，然后进行系统性能检验。
4.7.4验收文件
—安装、调试报告
—单机检验报告
—系统检验报告
—试运行报告（附记录）
4.7.5验收要求
4.7.5.1设备类依供货合同的技术性能指标进行验收。
4.7.5.2系统类依《沿海无线电指向标-差分全球定位系统播发标准》、RTCMSC-1042.0版、RTCMSC-104RSIM1.0版台站、监测站技术要求进行验收。
4.7.5.3系统可靠性检验
可靠性检验是系统性能验收的重要内容之一，在供货合同中必须确定检验的系统平均故障间隔时间（MTBF），以及对系统故障作出定义。
根据系统可靠性的要求，RBN-DGPS单站系统设备的MTBF检验值为1751h（见附件1）。
4.7.5.4系统设备现场验收（详见附件2）
***
附件1：
RBN-DGPS站系统可靠性的计算
1、RBN-DGPS系统设备可靠性包括基准台、播发台和完善性监控台的所有设备。
2、系统设备可靠度Rs
Rs＝99.0%
3、系统设备平均故障间隔时间MTBF
Rs＝e-λt（指数分布）
＝e-t/MTBF
MTBF=t/-InRs=t/-In0.99
取t＝48（h），则
MTBF=4776（h）
4、系统设备可利用率A
A=MTBF/（MTBF+MTTR）=4776/（4776+0.5）=99.98%
5、MTBF检验值θ1
采用定时截尾高风险率验收方案，α＝30.7%，β＝33.3%，Dm＝θ0/θ1=3，取θ0=4776（h），则：
θ1=θ0/3=1592（h）
T=1.1×θ1=1751（h）˙73（d）
θ0——规定可接受的MTBF
θ1——不可接受的MTBF
α——生产方风险
β——使用方风险
Dm——MTBF的鉴别比
T——截尾时间
6、系统关联故障次数r＜1时接收，r≥1时拒收。
系统故障是指影响设备使用功能的故障。
***
附件2：
RBN-DGPS系统设备现场验收细则
1、总则
1.1根据《沿海无线电指向标-差分全球定位系统建设技术要求》，制定本实施细则。
1.2RBN-DGPS台站系统设备按《沿海无线电指向标-差分全球定位系统建设技术要求》及供货合同要求进行验收。
1.3系统设备验收由各海区负责，组织有关专家、技术人员，成立验收小组，与系统设备供货方共同进行测试验收。
1.4现场验收分单机设备检验、系统性能检验（含海上综合性能测试）。
2、单机设备检验
2.1外观检验
首先根据设备供货合同对安装的单机设备进行外观检验，检查设备安装是否正确、到位，设备是否损伤，防雷接地系统和电源供电是否正确。
2.2对照单机设备供货合同的技术指标，检查单机的工作状态是否正常，各种开关和控制调整是否有效，如有必要，可对单机的主要技术指标进行测试。
2.3按附录A进行填写并由供货方和用户签字确认。
3、系统性能检验
单机设备检验合格后，进入系统性能检验阶段。
3.1系统设备可靠性
3.1.1可靠性模型
RBN-DGPS系统设备的可靠性检验为串联模型，如附录B—1所示。
由于基准台、调制器和发射机均为两套，在检验过程中可以切换。
3.1.2可靠性检验方案
为了缩短现场检验时间，选择高风险率的定时截尾检验方案。
根据《沿海无线电指向标-差分全球定位系统建设技术要求》，可靠性检验时间为1751小时，系统关联故障发生次数应＜1为合格，≥1为不合格。
3.2信号覆盖范围
为检验台站信号作用距离，可采用海上拉距测试方法，即将1台亚米级GPS接收机和1台指向标接收机安装在测试船上，随着船舶运动，观察距播发站不同距离上的信号接收情况，监测信号强度（SS）、信噪比（SNR），记录能够稳定、连续收到信号的最远半径距离，该半径距离即为信号的覆盖范围。
信号覆盖范围应满足海上半径300公里（最小场强50μV/m）的要求。
如海上拉距测试不方便，也可在相邻的RBN-DGPS台站进行测试。
依据《海上综合性能测试报告》，将信号覆盖范围测试结果填入附录C。
3.3定位精度
采用静态定点测试和海上动态RTK比对测试，检验定点定位精度和动态定位精度。
3.3.1定点定位精度
在距播发台约50、100、150、200公里处，各选一静态测试点（位置已知），用1台亚米级GPS接收机和1台指向标接收机，分三个时段（上午、下午、夜间），每时段3小时，监测台站信号，记录原始数据，用后处理软件计算该点的定位精度。
在信号覆盖范围内，亚米级接收机的定位精度应优于5米（95%）。
依据《海上综合性能测试报告》，将定点定位精度测试结果填入附录D。
3.3.2动态定位精度
在测试船上安装1台RTK接收机，接收自建RTK岸台发送的差分改正数（使用VHF数据链，9600波特），同时在船上也安装1台亚米级接收机和1台指向标接收机，接收RBN-DGPS台站的差分改正数，通过后处理软件，将两种接收数据画出的船舶运动航迹图叠加在一起，观察其重合程度，以检验动态定位精度。
依据《海上综合性能测试报告》，将动态定位精度测试结果填入附录D。
3.4用户信号可利用率
用3.3.1定点定位精度测试方法，计算用户信号可利用率：
用户信号可利用率=用差分信号计算的位置次数/位置计算的总次数
单站用户信号可利用率在其覆盖范围内应≥97%。
依据《海上综合性能测试报告》，将用户信号可利用率测试结果填入附录E。
附录A
单机设备检验记录
（一）
天气：
温度：
设备名称
外观检验
处理意见
备注
GPS基准接收机（含天线）
MSK调制器
完善性监测GPS接收机（含天线）
指向标接收机（含天线）
发射机（包括ATU和发射天线）
AC-DC电源
计算机（包括显示器、软件）
UPS
交流净化稳压电源
供货方代表：
用户代表：
检验时间：
单机设备检验记录
（二）
设备名称
合同指标
实测指标
备注
附录B
系统可靠性检验模型
1.可靠性模型
天线λ1——ATUλ2——发射机λ3——基准台λ4——IM接收机λ5——
监控计算机λ6——UPSλ7
λs=λ1×λ2×λ3×λ4×λ5×λ6×λ7
MTBFS=1/λs
式中：
λ——单机失效率
λs——系统总失效率
MTBFS——系统平均无故障间隔时间
2.系统故障
系统故障是指可修复的设备丧失了规定的功能。
按故障的程度可分为轻度故障和严重故障。
轻度故障是指设备有故障但仍能维持基本使用功能。
严重故障是指使设备丧失基本使用功能的一类故障。
可靠性试验用关联故障统计生效，即：
关联故障=轻度故障次数×0.3+严重故障次数
3.系统设备可靠性=%
附录C
信号覆盖范围
台站名：
测试时间：
距台站距离（公里）
SS（μV/m）
SNR（dB）
50
100
200*
稳定、连续接收信号的最远半径距离：
*注：
200海里时应采用场强仪测试信号强度。
结论：
该台站的信号覆盖范围可达海上半径公里。
测试方：
用户代表：
附录D
1.定位精度
1.1定点定位精度
静态定点测试结果
台站名：
测试时间：
监测点
距离
传播途径
SS
SNR
监测
定位精度（%）
地名
（公里）
（陆地/大海）
（μV/m）
（dB）
时段
≤2米
≤5米
≤10米
上午
1
下午
夜间
上午
2
下午
夜间
上午
3
下午
夜间
上午
4
下午
夜间
结论：
在信号覆盖范围内，亚米级接收机的定点定位精度优于米（95%）
测试方：
用户代表：
1.2动态定位精度
（附航迹叠加图）
结论：
在信号覆盖范围内，亚米级接收机的动态定位精度优于米（95%）。
附录E
用户信号可利用率测试结果
台站名：
测试时间：
监测点
距离
监测
位置计算
用差分信号计
用户信号
地名
（公里）
时段
的总次数
算的位置次数
利用率（%）
上午
1
下午
夜间
上午
2
下午
夜间
上午
3
下午
夜间
上午
4
下午
夜间
结论：
该台站信号覆盖范围内的用户信号可利用率≥%。
测试方：
用户代表：
升级会员 