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规范（预）

2014.08.14

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、检验规则及包装、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 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/T 191 包装储运图标志

∙GB/T 2421.1—2008 电工电子产品环境试验 概述和指南

∙GB/T 2828.1—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

∙GB 4208—2008 外壳防护等级（IP 代码）

∙GB/T 4857.5 包装 运输包装件 跌落试验方法

∙GB/T 5080.1—1986 设备可靠性试验 总要求

∙GB/T 5080.7—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/T 5296.1—1997 消费品使用说明 总则

∙GB/T 12267—1990 船用导航设备通用要求和试验方法

∙GB/T 12858-1991 地面无线电导航设备环境要求和试验方法

∙GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

∙GB/T 17626.3—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/T 20512 GPS 接收机导航定位数据输出格式

3 术语、定义和缩略语

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 北斗定时型终端  BeiDou timing terminal

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。

3.2 缩略语

下列缩略语适用于本文件。

∙CGCS 2000：

中国大地坐标系 2000（China Geodetic Coordinate System 2000）

∙EIRP：

有效全向辐射功率（Effective Isotropic Radiated Power）

∙PDOP：

位置精度衰减因子（Positional Dilution of Precision）；

∙PPS：

秒脉冲（Pulse Per Second）

∙TOD：

时刻（Time of Day）

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。

主要由下列部件和组件组成：

1. 接收天线（北斗 RDSS 双向定时型则需用发射/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/输出接口以及前后面板/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 尺寸及质量

定时型终端的外形尺寸及质量由相应的产品规范规定。

4.1.3 外观

定时型终端的外观应满足以下要求：

1. 表面不应有明显的凹痕、划伤、龟裂、变形、腐蚀和机械损伤、以及灌注物溢出等缺

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，文字符号及标志清晰美观。

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及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、电平及其卫星编号、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、接收机通道延迟及其它

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下列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、三维定位及定位结果；

4） 定时状态：

包括动态定时状态及其数据精度；

5） 相关的部分数据文件信息；

b） 故障显示：

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。

4.2.8 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及定位结果；

6. 动态定时状态及其数据；

7. 电源电量不足、数据存储空间不足或故障、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/T 20512

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 24 h。

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-124 dBm；

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-127

dBm。

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-130 dBm；

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-133

dBm。

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-124 dBm～-104 dBm；

——RNSS 方式：

接收信号功率变化范围为-130 dBm～-100 dBm。

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 3.5 dBW ～ 19 dBW 之内。

4.3.5 发射信号带外抑制

发射信号在 1 580 MHz ～ 1 650 MHz 频率范围以外的辐射功率，应不大于 -80

dBW/4 kHz。

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 2 min。

温启动（历书可用、有概略位置）的首次定位时间应不大于 60 s。

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 15 s。

4.3.7 失锁重捕获时间

北斗 RDSS 或 RNSS 卫星信号中断 30 s 后，失锁后的重捕时间应不大于 5 s；

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±10 ns（1σ）。

4.3.9.2 双向定时型终端设备时延的年变化，要求小于 6 ns（2σ）。

4.3.9.3 单向定时型终端设备时延的年变化，要求小于 6 ns（2σ）。

工作模式

RDSS

RNSS

单向定时模式

≤    200 ns

≤    200 ns

双向定时模式

≤      20 ns

—

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）

4.3.11 守时偏差

要求 24 h 内，终端的守时偏差应不大于 100 ms，或满足产品规范要求。

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/T 12858—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/T 12267—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，由其产品规范规定。

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/T 12858—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/T 12267—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 2 d

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规范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 4 000 h。

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/T 2421.1—2008 的要求,所有的测试应在下列作

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：

86 kPa~106 kPa。

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 0.50 m，（超短基线精度应优于 10 mm）；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表面是否有划痕、裂缝和变形。

通过实际操作，检验产品

的一般操作性能、软件、数据链的工作情况及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：

电源电量不足、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 1  min，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 24 h。

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基础上先后降低和升高 10%，并分别维持 20  min，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，则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

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

发北斗信号，功率按 4.3.3 的的要求设定，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

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 B1 频点信号，卫星功率按 4.3.3 的的要求设定，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规范进行检验测试；或用时刻比对分析法测量被测定时型终端

（具有 PPS 输出）相对于设备时延已知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. 按产品规范，预热被测定时型终端。

3. 按产品规范，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 24 h，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/T 12858-1991

中 5.2.2 或 GB/T 12267-1990 中 14.1.2，以及 GB/T 12858-1991 中 4.2.2 或 GB/T 12267-

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/T 12858—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/T 12267—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

北斗定时终端的外壳防护试验方法，应按照 GB 4208—2008 中 13.4 和 GB 4208-2008

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

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