(高清版)GBT 42428-2023 交通运输卫星导航增强服务性能指标及监测技术规范

交通运输卫星导航增强服务性能指标及监测技术规范2023-03-17发布2023-07-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会GB/T42428—2023 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 5系统概述和总体要求 5.1增强服务框架 5.2服务对象 5.3服务内容 5.4服务等级划分 5.5服务使用方要求 5.6服务接入要求 5.7播发性能要求 5.8坐标系与时间系统 6性能指标 6.1指标组成 6.2精度 6.3完好性 6.4连续性 6.5可用性 7指标监测要求 77.1一般要求 7.2环境要求 7.3监测设备 7.4监测方法 参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国交通运输部提出并归口。本文件起草单位：中国交通通信信息中心、华设设计集团股份有限公司、武汉大学、长安大学、武汉理工大学。1交通运输卫星导航增强服务性能指标及监测技术规范本文件规定了交通运输卫星导航增强服务总体要求、性能指标及指标监测要求。本文件适用于公路、水路交通运输卫星导航增强服务性能监测，其他运输方式参照使用。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用干本文件。GB/T19391全球定位系统(GPS)术语及定义GB/T39267北斗卫星导航术语JT/T1160.1交通运输卫星导航增强应用系统第1部分：信息数据元GB/T19391、GB/T39267及JT/T1160.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。精度accuracy用来表征导航系统确定的用户观测值与其真实值接近或一致的程度。当无线电导航系统不应当用于导航时向用户及时发出警告(信息)的能力。特定时间段内(在无中断的条件下),系统能够提供满足规定服务(精度和完好性)要求的时间百分比。系统能够满足精度、完好性和连续性的时间与系统整个运行时间的百分比。卫星导航增强系统GNSSaugmentationsystem2交通运输卫星导航增强应用系统GNSSaugmentationsystemfortransport针对交通运输行业特点建设的，基于卫星导航增强系统的高精度卫星导航定位服务与管理系统。交通运输卫星导航增强服务GNSSaugmentationservicefortransport基于交通运输卫星导航增强应用系统，为服务对象提供的定位、导航、授时等服务。增强服务数据产品dataproductsofaugmentationservice通过交通运输卫星导航增强应用系统观测数据，处理生成卫星轨道、卫星钟差、电离层等误差改正数产品及完好性产品，用于提高服务区域内GNSS实时用户定位、导航、授时性能。静态服务staticservice在交通运输卫星导航增强服务应用场景中，为处于静止状态的服务对象所提供的定位服务。在交通运输卫星导航增强服务应用场景中，为处于运动状态的服务对象所提供的定位、导航和授时服务。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AL:警报阈值(AlertLimit)BDCS:北斗坐标系(BeiDouCoordinateSystem)BDS:北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelliteSystem)BIPM:国际计量局(BureauInternationaldesPoidsetMesures)CGCS2000:2000国家大地坐标系(ChinaGeodeticCoordinateSystem2000)DQM:数据质量监测(DataQualityMonitoring)GNSS:全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem)GPST:GPS时(GlobalPositioningSystemTime)MQM:测量质量监测(MeasureQualityMonitoring)NTRIP:基于互联网的RTCM数据传输协议(NetworkedTransportofRTCMviaInternetProtocol)PDOP:位置精度因子(PositionDilutionOfPrecision)SQM:信号质量监测(SignalQualityMonitoring)TCP/IP:传输控制协议/网际协议(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)UDP:用户数据报协议(UserDatagramProtocol)UTC:协调世界时(CoordinatedUniversalTime)WGS84:1984世界大地系(WorldGeodeticSystem1984)35系统概述和总体要求5.1增强服务框架交通运输卫星导航增强服务(以下简称“增强服务”)的主体包含服务提供方和服务使用方。服务提供方通过接收卫星观测数据，利用交通运输卫星导航增强应用系统对数据进行处理，并生成增强服务数据产品，借助通信网络系统等手段将产品播发至服务使用方，满足服务覆盖范围内服务使用方的增强服务需求。增强服务框架示意图见图1。导航卫星3导航卫星3导航卫星N-1增强数据产品移动通信基站二无线接收设备E星导航增强服务对象运营服务①用户注册②川户认证③服务巾请增强数居产品卫星导航增强服务系统卫皇信号接收设各无线发送设备服务提供方导航卫星N载运工具基础设施图1增强服务框架示意图5.2服务对象增强服务的对象应包括但不限于基础设施、载运工具和运营服务。5.3服务内容在服务提供方发布的服务范围内提供静态服务和动态服务。5.4服务等级划分等级。5.5服务使用方要求接收增强服务的服务使用方应满足以下要求：a)支持多模式组合增强服务，具备接收BDS、可兼容其他GNSS的功能；b)具备通过无线通信网络实时接收服务提供方播发的增强服务数据产品功能；c)网络通信采用TCP/IP、UDP协议；d)差分数据播发服务采用NTRIP等协议。45.6服务接入要求服务使用方接入服务提供方提供的增强服务时，应满足以下要求。a)用户注册：服务使用方向服务提供方发送包含用户名、密码等信息，服务提供方收到服务使用方信息并进行审核，并根据审核结果发送注册结果响应信息。如注册成功，则用户名和密码作为用户认证的输入信息。b)用户认证：在完成用户注册后，服务使用方向服务提供方发送认证申请信息，其中包含用户名、密码等信息，服务提供方收到后对用户信息进行判别，并将认证结果响应信息发往服务使用方。如认证成功，则认证结果中包括授权码。c)服务申请：在完成用户认证后，服务使用方向服务提供方发送增强服务申请信息，其中包含用户名、授权码等信息，服务提供方收到后对授权码进行检测，并将检测结果通过服务申请响应信息发往服务使用方。若检测成功，则向服务使用方持续提供增强服务数据产品播发服务。5.7播发性能要求增强服务播发性能要求如下：a)增强服务信息播发间隔：静态定位服务不应大于8s,动态定位服务不应大于1s,授时服务不应大于0.1s;b)完好性信息播发间隔：静态服务和动态服务均不应大于相应等级的告警时间；c)信息播发速率不应小于6kb/s。5.8坐标系与时间系统坐标系宜采用CGCS2000,兼容BDCS、WGS84或其他坐标系。时间系统宜采用BDT,兼容GPST。6性能指标6.1指标组成增强服务性能指标由精度、完好性、连续性和可用性等组成。增强服务等级由精度、完好性、连续性和可用性等指标分别对应的服务等级中最低级服务确定。增强服务在典型服务场景的最低服务等级应符合表1的规定，不同服务类型可达到的精度等级应符合表2的规定。表1典型服务场景的最低服务等级序号交通运输方式服务对象典型服务场景最低服务等级1公路基础设施建设S1(水平)、S1(垂直)2养护S3(水平)、S3(垂直)3载运工具自动驾驶K2(水平)、K1(垂直)4非自动驾驶K5(水平)、K5(垂直)5运营服务客流、物流管理K5(水平)、K5(垂直)5GB/T42428—2023表1典型服务场景的最低服务等级(续)序号交通运输方式服务对象典型服务场景最低服务等级6水路基础设施建设S1(水平)、S1(垂直)7养护S3(水平)、S3(垂直)8载运工具自动驾驶K3(水平)、K3(垂直)9非自动驾驶K5(水平)、K5(垂直)运营服务客流、物流管理K5(水平)、K5(垂直)其他基础设施、载运工具、运营服务其他功能场景静态：S3(水平)、S3(垂直)动态：K5(水平)、K5(垂直)表2不同服务类型的精度等级服务类型精度(95%置信度)水平精度m垂直精度m授时精度静态服务等级S1等级S2等级S3 一动态服务等级K1等级K2等级K3等级K4等级K56.3完好性完好性指标包括：a)完好性风险：系统运行期间出现定位误差超过警报阈值的概率；b)警报阈值：在规定的时间内不必向用户发出警报的最大允许定位误差；c)告警时间：对超过警报阈值的误导信息播报能力，从警报条件出现到向用户发出告警信息的时间。不同服务类型可达到的完好性指标应符合表3的规定。表3不同服务类型的完好性指标服务类型完好性完好性风险警报阈值m告警时间S静态服务等级S18等级S28等级S386表3不同服务类型的完好性指标(续)服务类型完好性完好性风险警报阈值m告警时间S动态服务0.010.010.05连续24h内，交通运输卫星导航增强应用系统不同服务类型可达到的连续性指标应符合表4的表4不同服务类型的连续性指标服务类型连续性(连续24h无故障概率)静态服务等级Sl等级S2等级S3动态服务等级K1等级K2等级K3等级K4等级K5连续24h内，交通运输卫星导航增强应用系统不同服务类型可达到的可用性指标应符合表5的表5不同服务类型的可用性指标服务类型可用性(连续24h)PDOP可用性定位服务可用性静态服务等级S1等级S2等级S37表5不同服务类型的可用性指标(续)服务类型可用性(连续24h)PDOP可用性定位服务可用性动态服务等级K1等级K2等级K3等级K4等级K57指标监测要求7.1一般要求对增强服务覆盖范围以及精度、完好性、连续性及可用性指标的监测应在以下两种条件下进行：a)静态监测：通过布设评估监测点，监测评估覆盖范围内增强服务性能；b)动态监测：选择典型路段或区域，使用高精度组合导航产品作为动态监测参考设备，通过同源功分GNSS信号，同步对比增强服务在动态场景下服务性能。7.2环境要求对精度、完好性、连续性、可用性等性能指标的监测，应在以下条件下进行。a)温度：-40℃~70℃。b)相对湿度：不超过90%。c)气压：试验现场的大气压力。d)电磁环境：测试场地远离大功率无线电发射源，其距离不小于200m;远离高压输电线路和微波无线电信号传送通道，其距离不小于50m;附近不应有强烈反射卫星信号的物体，如大型建e)自然环境：测试场地无遮挡，且避开采矿区、铁路、公路等易产生振动的地带。f)接收天线：天线安装高度高于地面1m以上，从天顶到水平面以上10°的仰角空间范围内对卫星的视野清晰。g)位置已知监测点：位置精度在X、Y、Z方向均应优于0.1m。7.3监测设备监测设备应经过计量部门的检定或校准，符合性能指标要求，并在检定或校准有效期内。7.4监测方法监测方法：按照服务提供方发布的服务范围，在区域边界及区域内的典型位置布设监测点，进行增强服务性能指标监测评估。通过准则：所有监测点上的增强服务性能应符合表1对应的指标要求。8GB/T42428—20237.4.2服务精度监测监测方法：服务使用方使用增强服务确定的位置与其真实位置之差的统计值，包括水平定位精度和垂直定位精度。按公式(1)和公式(2)计算得到站心坐标系的误差序列，统计评估时段内的误差得到定位精度(按95%置信度计)。dxz=poscal—POspn (1)dcmu=Rxyz₂en·dxz 式中：post——笛卡尔直角坐标系下的服务使用方实际计算的定位结果；pos——笛卡尔直角坐标系下的服务使用方精确坐标；d——服务使用方实际计算的定位结果与精确坐标之差(笛卡尔直角坐标系);d——服务使用方实际计算的定位结果与精确坐标之差(站心坐标系);Rx₂em—-笛卡尔直角坐标系到站心坐标系的转换矩阵。通过准则：监测点上的定位精度应满足表2对应的定位服务精度指标要求。监测方法：服务使用方使用增强服务确定的时间与UTC之间的偏差统计值。按公式(3)和公式(4)计算授时误差序列，统计评估时段内的差值得到授时精度(按95%置信度计)。ts.ut(i)=rc.R—Ts.Ri)+TBPM…σ…(i)=rsut(i)—timce…(4)式中：rc.R——计数器测量标准主钟时间与接收机本地时间之差；rs,Rφ——通过观测值计算得到的导航卫星广播时间与接收机时间之差；Tm——BIPM公报提供的国际协调时与本地协调时数据之差[UTC-UTC(K)];0s,ute(i)—-授时之差；Tme——导航电文广播的溯源数据。通过准则：监测点上的授时精度应满足表2对应的授时服务精度指标要求。7.4.3服务完好性监测监测方法：表征增强服务数据产品电文中完好性相关参数在规定时间内实现风险告警能力，以服务提供方播放状态为“健康”的空间信号为判据，评估时段通常不少于一年。通过比较计算出的完好性参数值与“已知真值”,当差值大于阈值时，表示系统故障，并对完好性风险、警报阈值、告警时间进行监测记录。完好性监测步骤如下。a)通过SQM、MQM、DQM三个方面对数据观测量进行质量约束，计算出完好性参数。b)通过EXM-I和EXM-II排除逻辑，保证参考站的B值通过多参考一致性监测、σμ监测和信息域范围监测，确保基站播发的改正数符合统计理论，具有要求的内符合性。c)完好性参数值与AL作比较。当完好性参数超过AL时，系统判断出现故障，从而向服务使用方发出告警信息。通过准则：监测点上的服务完好性应满足表2对应的服务完好性指标要求。9GB/T42428—20