北斗卫星导航系统测量型终端通用规范预资料.docx
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北斗卫星导航系统测量型终端通用规范预资料
北斗卫星导航系统测量型终端通用规范（预）
2014.08.14
1范围
本标准规定了北斗卫星导航系统测量型终端（以下简称北斗测量型终端）的技术要求、检验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存等。
本标准适用于利用载波相位观测值进行静态测量、后处理动态测量、RTK测量的北斗测量型终端的研制、生产和使用。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
∙GB/T191 包装储运图标志
∙GB/T2828.1—2003 计数抽样检验程序第1部分：
按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划
∙GB4208—2008 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 总则
∙GB/T6388 运输包装收发货标志
∙GB9254—2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法
∙GB/T9969—2008 工业产品使用说明书 总则
∙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—2008 机电产品包装通用技术条件
∙GB/T15868—1995 全球海上遇险与安全系统（GMDSS）船用无线电设备和海上导航设备通用要求、测试方法和要求的测试结果
∙GB/T16611—1996 数传电台通用规范
∙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/T19391—2003 全球卫星定位系统（GPS）术语及定义
∙GB/T20512 GPS接收机导航定位数据输出格式
∙CH8016—1995 全球定位系统（GPS）测量型接收设备检定规程
3术语、定义及缩略语
3.1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及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1北斗测量型终端 geodeticBeiDouterminal
提供北斗卫星信号原始观测值并完成静态测量、后处理动态测量、RTK等高精度测量的北斗卫星导航系统测量型终端。
3.1.2捕获 acquisition
北斗测量型终端对接收到的北斗卫星导航系统的卫星信号（B1、B2/B3）完成码识别、码同步和载波相位同步的处理过程。
3.1.3初始化 initialization
北斗测量型终端流动站利用动态或静态观测数据搜索并完成初始整周未知数解算的过程。
3.1.4实时动态差分测量 realtimekinematic
北斗测量型终端流动站借助于数据通信手段实时接收参考站卫星定位数据，在完成初始整周未知数解算后实时提供高精度测量成果的一种作业模式。
3.1.5零基线 zerobaseline
两台或多台北斗测量型终端通过专用多路功率分配器接收来自同一天线的卫星信号，由此构成的基线。
基线长度理论值为零。
3.1.6数据链 datalink
北斗卫星导航系统测量型终端进行实时动态测量时所使用的数据通信设备。
3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
∙PDOP：
位置精度衰减因子（PositionDilutionOf Precision）
∙RTK：
实时动态差分测量（RealTimeKinematic）
4技术要求
4.1一般要求
4.1.1北斗测量型终端一般应包括下列部分：
a） 信号接收天线；
b） 接收机主机；
c） 电源部件；
d） 显示单元（可选）；
e） 将接收数据传至计算机的传输设备；
f） 数据格式转换和数据处理软件；
g） 对于实时动态测量，应配备数据链。
4.1.2北斗测量型终端进行动态测量时的数据链可以采用数字传输电台，也可以采用CDMA、GSM、GPRS以及因特网等通讯手段。
4.1.3北斗测量型终端各个连接部件的连接应牢固、可靠。
4.1.4北斗测量型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。
4.1.5北斗测量型终端表面不应有明显的划痕、裂缝和变形。
4.2功能要求
4.2.1电气功能
4.2.1.1北斗测量型终端应具有加电自检测功能。
4.2.1.2北斗测量型终端应具有电源电压过低的报警显示功能。
4.2.2存储功能
4.2.2.1北斗测量型终端应能接收卫星信号并存储相应的观测数据。
4.2.2.2北斗测量型终端在非正常断电时，应具有观测数据保存功能。
4.2.3信息显示
北斗测量型终端应具有下列信息的显示或提示功能：
1.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；
2.定位状态：
包括未定位、二维定位、三维定位；
3.存储状态：
包括已用存储量、剩余存储量；
4.电源状态：
包括电源电压高低、电源电量、可使用时间；
5.RTK状态：
包括数据链发射、接收状态，数据链信号强度及延迟信息、整周模糊度解算信息、差分定位状态（单点定位解、浮点解、固定解）；
6.数据文件：
静态测量数据、后处理动态测量数据、RTK测量数据；
7.一般故障状态：
包括电源电量不足、数据存储空间不足或故障、卫星跟踪故障等。
4.2.4数据输出
4.2.4.1北斗测量型终端应能把记录的测量观测数据输出到计算机。
4.2.4.2北斗测量型终端应能根据要求选择输出的数据类型和数据格式，定位结果输出格式应符合GB/T20512的要求，输出差分数据的格式应符合要求。
4.2.5设置功能
北斗测量型终端应能根据需要改变参数设置，包括接收卫星的截止高度角、接收卫星数据的采样间隔等。
4.3性能要求
4.3.1电源部件
4.3.1.1北斗测量型终端提供的电源部件应保证北斗测量型终端在正常状态下的连续工作时间不少于6h。
4.3.1.2在电源电压标称值变化±10%的情况下，北斗测量型终端应能正常工作。
4.3.2接收与存储
4.3.2.1北斗测量型终端应具有可以同时接收不少于12颗卫星信号的能力。
4.3.2.2北斗测量型终端应具有连续存储17280个历元（采样24h）静态测量数据的存储空间。
4.3.2.3记录卫星数据的采样间隔为5s。
4.3.3定位时间
首次定位时间：
冷启动时，终端的定位时间应小于5min；温启动时，终端的定位时间应小于2min；热启动时，终端的定位时间应小于30s。
4.3.4测量精度
4.3.4.1北斗测量型终端单历元自主定位的平面坐标精度（单点定位精度）应优于±15m（2σ）。
4.3.4.2北斗测量型终端的基线测量标称精度表示为：
±（a＋b×D），其中a为固定误差，b为比例误差，D为基线长度（单位为千米）；北斗测量型终端静态测量的平面位置精度应优于±（2.5＋0.5×10-6×D）mm；高程精度应优于±（5＋10-6×D）mm（短于30km基线）。
4.3.4.3北斗测量型终端进行RTK测量时，初始化时间应少于3min，初始化结果不应含有系统误差。
RTK测量的平面位置精度应优于±（10＋10-6×D）mm，高程精度应优于±（20＋10-6×D）mm，并满足产品规范要求。
4.3.4.4RTK有效测程：
北斗测量型终端进行RTK测量时的最大测程由产品规范规定。
4.3.5内部噪声水平
北斗测量型终端内部噪声水平应满足厂商的指标，采用专用功率分配器测定时的零基线值及坐标分量绝对值应小于0.75mm，采用超短基线测定时基线的坐标分量变化应小于北斗测量型终端标称的固定误差。
4.3.6天线
4.3.6.1北斗测量型终端天线的性能应满足产品规范要求。
4.3.6.2同一型号天线的相位中心随着接收卫星信号变化而导致的测量结果变化应满足CH8016—1995中6.2.1的要求。
4.3.7接收机内部频标稳定度
接收机内部频标（时钟）的稳定度应优于10-6Hz。
4.3.8数据链
4.3.8.1数传电台的要求如下：
∙数传电台应满足GB/T16611—1996的要求；
∙数传电台应有一定宽度的信道间隔；
∙数传电台的数据通讯参数应能根据需要进行改变；
∙数传电台应能根据需要方便地选择不同的频点；
∙数传电台传输数据的波特率应不小于4800。
4.3.8.2可采用CDMA、GSM、GPRS以及因特网等通讯设备作为数据链，来传输RTK测量数据，采用的传输设备由产品规范规定。
4.4环境适应性
4.4.1温度
北斗测量型终端位于室（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℃。
北斗测量型终端的存储环境温度为-35℃～70℃。
4.4.2振动
北斗测量型终端在下列振动条件下应保持结构完好和正常工作。
1.车载型北斗测量型终端的振动条件应符合GB/T12858—1991中11.1的规定。
2.固定型北斗测量型终端的振动条件，由其产品规范规定。
4.4.3外壳防护
北斗测量型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
北斗测量型终端在下列湿热试验后应能正常工作。
1.车载型北斗测量型终端的湿热试验条件应符合GB/T12858—1991中14.1的规定。
2.固定型北斗测量型终端在温度为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
北斗测量型终端的电磁兼容性要求应满足其产品规范规定的电磁兼容性要求。
4.6可靠性
北斗测量型终端的平均故障间隔时间（MTBF）不小于4000h。
5检验方法
5.1检验条件
5.1.1计量特性的检验应采用北斗卫星导航系统卫星的实际信号。
5.1.2检验应在卫星的PDOP＜6的情况下进行。
5.1.3检验时观测数据的采集应在北斗测量型终端正常工作的情况下进行。
5.1.4数据处理采用北斗测量型终端供应商提供的配套数据处理软件。
5.1.5检验场地应选择在地质构造坚固稳定、利于长期保存、交通便利的地方建设。
5.1.6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点位周围环视高度角10°以上无障碍物的地方。
5.1.7检验场的观测点位布设，应含有超短距离、短距离和中长距离的基线，点位之间组合成的图形结构较好。
检验场基线长度分类见表1。
表1 基线长度分类
基线长度分类
长度范围D
m
超短基线
6＜D＜24
短基线
500＜D＜2000
中长基线
8000＜D＜50000
5.1.8检验场地的基线距离测定精度，应优于被检验设备精度指标一个数量级或三分之一。
5.1.9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0.20m，超短基线精度应优于1mm，短基线精度应优于1×10-6，中长基线的基线精度应优于1×10-7。
5.2一般要求检验
5.2.1按照北斗测量型终端的产品使用说明书，通过目测检查产品的组成与结构。
5.2.2通过实际操作检验产品的一般操作性能、软件、数据链的工作情况及连接部件的连接紧密程度。
5.2.3通过目测检查产品的表面是否有划痕、裂缝和变形。
5.3功能检验
5.3.1电气功能
5.3.1.1通过实际操作，检验北斗测量型终端的加电自检测功能。
5.3.1.2逐渐降低北斗测量型终端的电源电压，观察北斗测量型终端的工作情况并观察北斗测量型终端是否可以进行低电压报警。
5.3.2存储功能
5.3.2.1通过实际操作，检验北斗测量型终端接收卫星信号及存储相应观测数据的情况。
5.3.2.2在北斗测量型终端正常进行静态测量时，人为地突然切断终端的电源，检查终端是否有效存储断电前的观测数据。
5.3.3信息显示
5.3.3.1通过实际操作，让北斗测量型终端正常工作，观察北斗测量型终端显示信息情况。
5.3.3.2在北斗测量型终端正常工作时，人为制造以下故障：
电源电量不足、数据存储故障、数据链通信故障、卫星跟踪故障，观察北斗测量型终端显示的故障信息情况。
5.3.4数据输出
5.3.4.1通过实际操作，检验北斗测量型终端能否把记录的测量数据输出到计算机。
5.3.4.2通过实际操作，检验北斗测量型终端能否根据要求,选择输出的数据类型和数据格式，以及利用背靠背连接方法检验接口、数据通信等内容，以验证RTK功能能否顺利进行。
5.3.5设置功能
通过实际操作，检验北斗测量型终端能否根据需要改变参数设置，包括接收卫星的截止高度角、接收卫星数据的采样间隔等。
5.4性能检验
5.4.1电源
5.4.1.1利用完全充好电的新电池，在没有其他外接电源的情况下，让北斗测量型终端正常工作，直至北斗测量型终端不能正常工作，记录北斗测量型终端连续正常工作的时间。
5.4.1.2分别对北斗测量型终端的电源进行电流、电压变化试验，在北斗测量型终端标定的电压工作状态下，人为地将供电电源的电压在此基础上先后降低和升高10%，并分别维持20min，观察北斗测量型终端的工作情况和对观测结果的影响。
5.4.2接收与存储
5.4.2.1在可视卫星数大于8的观测时段内进行观测，观察北斗测量型终端锁定卫星数目及记录的卫星数据，判定北斗测量型终端接收卫星信号的能力。
5.4.2.2将北斗测量型终端的采样间隔设定为1s、卫星截止高度角设定为10º，进行静态测量，观测1h，记录所有可视卫星的观测数据。
根据观测数据文件的大小,计算接收设备可存储的历元数。
5.4.2.3通过实际操作，检验北斗测量型终端能否将记录卫星数据的采样间隔设置为0.2Hz。
5.4.3定位时间
在北斗测量型终端内没有有效历书文件的情况下，开启北斗测量型终端，记录从开启电源到获得当前三维定位结果的时间。
在正常工作时，关闭北斗测量型终端，断电2h，重新开启北斗测量型终端，记录从开启电源到获得当前三维定位结果的时间。
在正常工作时，关闭北斗测量型终端，然后立即开启北斗测量型终端，记录从开启电源到获得当前三维定位结果的时间。
5.4.4测量精度
5.4.4.1单点定位精度
将被测北斗测量型终端架设在检验场地的观测点上，待该终端得到三维定位结果后，开始记录显示或者输出CGCS2000中国大地坐标系的坐标，数据采样间隔为30s，记录数据不少于100个，利用公式
（1）计算单点定位精度。
……………………
（1）
式中：
、
、
——单点定位的三维坐标；
、
、
—— 个单点定位坐标在三个方向的均值；
——获得的单点定位三维坐标个数。
5.4.4.2静态测量精度
5.4.4.2.1短基线测量精度
将被测北斗测量型终端架设在检定场点位上，观测四个时段，每个时段的观测时间应不少于30min，计算得到的基线测量精度应优于σ，四个时段基线结果的内符合精度应优于σ。
测量精度σ按公式
（2）计算。
……………………………………
（2）
式中：
σ——北斗测量型终端的标准偏差，单位为毫米（mm）；
a——固定误差，单位为毫米（mm）；
b——比例误差；
d——基线长度，单位为千米（km）。
基线测量精度及内符合精度按照公式（3）～公式（5）进行计算。
……………………（3）
……………………（4）
……………………（5）
式中：
——已知基线值，单位为毫米（mm）；
——每时段解算的基线长度，单位为毫米（mm）。
5.4.4.2.2中长基线测量精度
将被测北斗测量型终端架设在检定场的点位上，同步观测四个时段，每个时段的观测时间应不少于60min，计算得到的基线测量精度应优于σ，四个时段基线测量结果的内符合精度应优于σ；基线的坐标分量测量精度和坐标分量的内符合精度应优于2σ，构成多边形的各个独立基线，各个坐标分量异步环的闭合差应优于3
σ，n为构成闭合环的基线数。
5.4.4.3RTK测量精度
精度检验应在北斗测量型终端有效测程内适当选取的基线长度上进行。
检验时，有效的北斗卫星数目不少于6颗，流动站应至少在5个已知坐标的点位上进行检验，在每个点位上开关机5次，每次重新进行初始化后进行RTK测量，每一次记录应存储不少于5个RTK的测量结果；分别利用公式（6）和公式（7）计算并记录点坐标的外符合精度msk和内符合精度mrk。
……………………（6）
……………………（7）
式中：
、
、
——RTK测量得到的每个点位的三维坐标；
、
、
—— 个RTK测量结果在三个方向的均值；
、
、
——已知点的三维坐标；
——记录的RTK测量结果数。
5.4.4.4RTK有效测程
将北斗测量型终端的参考站架设在理想的位置处（如楼顶、山顶等），流动站在不同测程的已知点上进行测试，实际测试流动站可接收到参考站信号并完成RTK定位时距参考站的最大距离。
5.4.5内部噪声水平
根据北斗测量型终端的具体情况，分体式北斗测量型终端（天线与主机分开）采用零基线方法检验，一体式北斗测量型终端（天线与主机封装在一起）采用超短基线方法检验。
5.4.5.1零基线法
采用专用功率分配器进行检定，方法按CH8016—1995附录A中的规定进行。
将同一天线接收到的卫星信号分配给若干个北斗测量型终端进行静态观测，观测时间为30min，得到的基线分量绝对值和基线长度值之差应小于1mm。
5.4.5.2超短基线法
按CH8016—1995附录B中的规定进行：
静态连续观测2个时段，每个时段观测30min，时段间保持北斗测量型终端的状态不变，得到的基线分量和基线长度变化的绝对值之差应小于北斗测量型终端的固定误差。
5.4.6天线相位中心变化
5.4.6.1概述
天线性能的测试方法按CH8016—1995要求进行。
天线相位中心的变化可以采用相对测定法和微波暗室旋转天线法。
相对测定法为仲裁方法。
5.4.6.2相对测定法
在超短基线上按CH8016—1995附录C中的规定进行检验。
5.4.6.3微波暗室旋转天线法
按CH8016—1995附录D中的规定进行检验。
5.4.7接收机内部频标（时钟）稳定度
采用外部接入高精度频标来检验接收机内部频标（时钟）的稳定度。
5.4.8数据链
5.4.8.1通过实际操作，检验所用数据链的可靠性、安全性以及通信参数设置等。
5.4.8.2按数据链产品规范要求，检验所用的通信设备性能。
5.5环境适应性检验
5.5.1温度检验
北斗测量型终端的高低温工作检验，应分别按照对应的GB/T12858-1991中5.2.3或GB/T12267-1990中14.1.1，以及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，以及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
北斗测量型终端按以下对应规定的振动试验方法进行：
1.车载型北斗测量型终端的振动试验方法应符合GB/T12858—1991中11.2的规定。
2.固定型北斗测量型终端的振动条件，由其产品规范规定。
其检验结果应符合4.4.2条的要求。
5.5.3外壳防护检验
北斗测量型终端的外壳防护试验方法，应按照GB4208—2008中13.4和GB4208-2008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
北斗测量型终端在以下对应规定的湿热试验方法进行：
1.车载型北斗测量型终端的湿热试验方法应符合GB/T12858—1991中14.2的规定。
2.固定型北斗测量型终端按产品规范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
5.6.1辐射骚扰场强
按GB9254—2008中9.3～9.4规定的试验方法进行。
5.6.2射频电磁场辐射抗扰度
按GB/T17626.3—2006中第8章规定的试验方法进行。
5.7可靠性检验
北斗测量型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，验证产品是否达到规定的可靠性要求，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
17.5
19.7
3.0
4.3
≤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选取最佳受试样本的数量。
表3最佳受试样本的数量推荐表
批量大小
最佳样本数
1～3
全部
4～50
4
50～100
8
5.7.3失效判决
失效准则按照GB/T5080.1—1986中9.2的规定执行。
6验收规则
6.1检验分类
检验分类如下：
1.型式检验。
2.出厂检验。
6.2型式检验
6.2.1检验时机
属于下列情况之一者，应进行型式检验。
1.产品设计定型；
2.产品生产定型；
3.产品停产两年以上（含两年或根据有关规定确定的具体时间）后恢复生产；
4.产品的结构、主要元器件及材料和重要工艺发生改变，可能影响产品性能；
5.合同有规定时。
6.2.2检验样品数量
承制方至少应提供两台北斗测量型终端进行型式检验，型式检验受试样本的数量也可在有关合同中规定或者由承制方和使用方商定。
6.2.3检验项目及顺序
型式检验项目和顺序见表4。
根据具体情况，使用方和生产方可协商裁减检验项目或改变检验顺序。
表4检验项目和顺序
序号
检验项目
型式检验
出厂检验
要求章条号
升级会员 