《北斗全球卫星导航系统（gnss）高精度片上系统（soc）技术要求及测试方法gbt 42576-2023》详细解读

《北斗/全球卫星导航系统（gnss）高精度片上系统（soc）技术要求及测试方法gb/t42576-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4符号和缩略语4.1符号4.2缩略语5要求5.1一般要求contents目录5.2组成5.3功能要求5.4性能要求5.5电气特性5.6环境适应性5.7环保要求6测试方法6.1标准测试信号和测试设备contents目录6.2测试场地6.3功能6.4性能6.5电气特性6.6环境适应性6.7环保参考文献011范围包括但不限于SoC的功能、性能、接口、安全性等方面的具体要求。适用于北斗/GNSS高精度SoC的设计、生产、测试及应用。本标准规定了北斗/全球卫星导航系统（GNSS）高精度片上系统（SoC）的技术要求。涵盖内容适用范围适用于各类北斗/GNSS高精度SoC产品，包括但不限于车载、航空、航海、测量等领域。01为北斗/GNSS高精度SoC的质量监督、产品认证等提供技术依据。02促进北斗/GNSS高精度SoC技术的规范化、标准化发展。03本标准不涉及北斗/GNSS高精度SoC的具体实现方式和电路设计细节。不适用范围不包括与北斗/GNSS高精度SoC配套使用的其他设备或系统的技术要求。对于超出本标准规定范围的特定应用或定制需求，可参照本标准进行适当裁剪或扩展。022规范性引用文件《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)前装车载导航型天线通用规范》该文件规定了北斗/全球卫星导航系统前装车载导航型天线的通用技术要求，包括天线性能、接口定义、环境适应性等方面的规范。《北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件》该文件详细描述了北斗卫星导航系统空间信号的结构、特性及接口要求，是研发北斗接收机及芯片的重要技术依据。北斗/全球卫星导航系统相关文件国家及行业标准《车载导航系统通用技术要求》该标准规定了车载导航系统的通用技术要求，包括系统功能、性能、安全性、电磁兼容性等方面的规定。《全球定位系统(GPS)接收机（测地型和导航型）校准规范》该文件为全球定位系统接收机的校准提供了统一的规范和方法，确保接收机测量结果的准确性和可靠性。该标准提供了电子产品可靠性预计的方法和程序，以及相应的可靠性试验指南，为评估北斗/GNSS高精度片上系统的可靠性提供了参考。《电子产品可靠性预计与试验》该标准针对汽车电子产品的特点，制定了相应的可靠性标准，包括环境适应性、机械强度、电磁兼容性等方面的要求，为北斗/GNSS高精度片上系统的设计和测试提供了指导。《汽车电子可靠性标准》其他相关引用文件033术语和定义测试方法指对高精度SOC进行性能评估和功能验证的一系列流程和步骤。北斗/全球卫星导航系统（GNSS）指利用北斗卫星或其他全球卫星导航系统提供的信号进行定位、导航和授时的技术系统。高精度片上系统（SOC）指集成了高精度GNSS定位功能的芯片系统，具备较高的定位精度和稳定性。术语解释定义范围本标准适用于北斗/全球卫星导航系统高精度片上系统的技术要求及测试方法，包括但不限于芯片设计、生产工艺、性能测试等方面的规定。术语和定义章节旨在明确本标准中涉及的专业术语及其含义，为后续的技术要求和测试方法提供准确的表述基础。044符号和缩略语专业性符号本标准中使用了多个专业性符号，如表示信号强度的“S”、表示噪声强度的“N”等，以便更准确地描述技术要求和测试方法中的各项参数。量化指标符号在技术要求部分，使用了具体的量化指标符号，如表示定位精度的“σ”、表示时间偏差的“Δt”等，以确保各项指标的明确性和可衡量性。符号说明缩略语解释GNSS全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）的缩写，泛指所有在地球表面或近地空间运行的卫星导航系统。SOCGB/T片上系统（SystemonChip）的缩写，指的是将多个电子系统或功能模块集成到单一芯片上的技术。国家标准推荐（Guobiao/Tuijian）的缩写，表示该标准为国家推荐性标准，非强制性标准。054.1符号全球卫星导航系统，包括北斗、GPS等。GNSSSoCGB/T片上系统，指将多个计算机组件集成到一块芯片上的技术。国家标准推荐，表示该技术要求及测试方法为国家推荐标准。通用符号接收机相关符号PVT：位置、速度和时间，描述接收机的基本导航信息。CN0：载波噪声密度比，衡量接收信号的质量。卫星相关符号PRN：伪随机噪声码，用于识别不同的卫星信号。Elevation：卫星仰角，指从接收点看卫星的视线与水平线之间的夹角。专业符号流程图用于描述SoC测试方法的步骤和逻辑关系。数据图表用于展示SoC性能测试结果，如灵敏度、定位精度等。图形符号术语缩写文中涉及的各类技术术语均提供缩写，以便简洁明了地引用。解释性说明对于专业性较强或不易理解的符号和术语，提供详细的解释性说明，以确保读者能够准确理解其含义。缩写与解释064.2缩略语北斗/全球卫星导航系统（GNSS）相关缩略语GNSS全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）的缩写，泛指所有全球卫星导航系统，包括GPS、GLONASS、Galileo和BDS等。SoC片上系统（SystemonaChip）的缩写，指的是将多个电子系统或功能模块集成到单一芯片上的技术。BDS北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem）的缩写，是中国自主研发的全球卫星导航系统。030201GB/T国家标准推荐性标准的缩写，表示该标准是推荐性而非强制性的国家标准。精度在卫星导航领域，精度通常指定位精度，即接收机提供的定位结果与真实位置之间的偏差程度。可靠性系统或设备在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。在卫星导航领域，可靠性关乎系统能否持续、稳定地提供定位服务。技术要求及测试方法相关缩略语射频（RadioFrequency）的缩写，指的是无线电波或电磁波的频率范围。在卫星导航中，RF信号是卫星向地面发送的用于定位的信号。RF国家海洋电子协会（NationalMarineElectronicsAssociation）的缩写，该协会制定了一系列关于海洋电子设备之间数据传输的标准协议，其中包括卫星导航接收机的数据输出格式标准。在卫星导航领域，NMEA协议被广泛应用于各种导航设备之间的数据交换。NMEA其他相关缩略语075要求高精度定位能力系统应具备高精度定位功能，包括但不限于单点定位、差分定位等，以满足不同应用场景对定位精度的需求。多系统兼容性数据处理性能功能性要求片上系统应支持北斗及其他全球卫星导航系统，实现多系统信号的接收与处理，提高定位的可靠性和稳定性。具备高效的数据处理能力，包括信号捕获、跟踪、解码等，以确保实时、准确地输出定位结果。抗干扰能力系统应具备一定的抗干扰能力，能够在复杂电磁环境下保持稳定的定位性能。安全性与可靠性确保系统数据传输、存储和处理的安全性，以及在高强度工作负载下的稳定运行。功耗控制在满足性能需求的前提下，应尽可能降低系统功耗，延长设备在连续工作模式下的续航时间。性能指标要求系统应能在宽温度范围内正常工作，满足不同地域和季节的应用需求。温度适应性具备良好的抗震能力，以应对车载、机载等动态应用场景中的振动环境。抗震性能根据实际需求，系统应达到相应的防水、防尘等防护等级，以确保在恶劣环境下的正常工作。防护等级环境适应性要求085.1一般要求SOC应具备高精度定位功能，能够在复杂环境下提供稳定、准确的定位服务。高精度定位能力支持北斗及其他全球卫星导航系统，实现多模融合定位，提高定位精度和可靠性。多模兼容性确保SOC能够实时接收并处理卫星信号，提供及时的定位信息。实时性要求5.1.1功能性要求010203优化系统功耗，延长设备在连续工作模式下的使用时间。低功耗设计实现高度集成化设计，减小SOC体积，便于嵌入式应用。高集成度确保SOC在长时间运行过程中性能稳定，故障率低。稳定性与可靠性5.1.2性能要求5.1.3安全性要求数据安全采取加密措施保护定位数据，防止信息泄露和非法篡改。具备抵抗外界干扰的能力，确保在复杂电磁环境下正常工作。抗干扰能力关键部件采用冗余设计，提高系统容错能力，确保安全可靠运行。系统冗余设计5.1.4兼容性要求遵循国际通用的接口标准，便于与其他设备或系统互联互通。接口标准化支持软件在线升级功能，以适应不断更新的卫星导航技术和应用需求。软件可升级性具备良好的跨平台适应性，能够在不同操作系统和硬件平台上稳定运行。多平台适应性095.2组成5.2.1总体架构高度集成系统采用先进的片上系统（SoC）技术，将多个功能模块高度集成在单一芯片上，实现了小型化和低功耗。模块化设计该系统的组成遵循模块化设计原则，各模块功能明确，便于独立开发和升级。信号接收与处理模块负责接收卫星导航信号，并进行预处理和解调，提供高质量的信号输出。定位解算模块基于接收到的卫星信号，进行高精度定位解算，输出精确的位置信息。数据接口与通信模块实现与外部设备的数据交互和通信功能，支持多种通信协议。5.2.2主要模块电源管理单元为系统提供稳定可靠的电源供应，确保各模块正常工作。时钟与同步单元提供精确的时钟信号，确保系统各模块之间的同步操作。5.2.3辅助组件嵌入式软件负责系统各硬件模块的控制与调度，实现高效的数据处理与传输。上位机软件5.2.4软件支持提供友好的用户界面，方便用户进行系统配置、数据监控和调试等操作。0102105.3功能要求接收信号SOC应具备接收并处理北斗/GNSS卫星信号的能力，确保稳定接收导航信号。5.3.1基本功能要求定位精度在规定的测试条件下，SOC应达到预定的定位精度要求，包括水平定位精度和垂直定位精度。首次定位时间SOC在启动后应能在规定时间内完成首次定位，以满足快速定位需求。SOC应支持多种卫星导航系统，包括但不限于北斗、GPS、GLONASS等，以提高定位的可靠性和准确性。多模兼容在复杂的电磁环境下，SOC应具备一定的抗干扰能力，确保导航信号的稳定接收。抗干扰能力SOC应具备低功耗设计，以延长设备在连续工作模式下的续航时间。功耗控制5.3.2辅助功能要求5.3.3安全与可靠性要求数据安全SOC应采取必要的数据加密和防护措施，确保用户位置信息的安全传输与存储。可靠性测试SOC应通过一系列严格的可靠性测试，包括高温、低温、振动等环境适应性测试，以确保在各种恶劣环境下均能正常工作。故障诊断与恢复SOC应具备故障诊断与自恢复功能，当发生异常情况时能够及时发现并处理，确保系统的稳定运行。115.4性能要求5.4.1接收性能010203首次定位时间在规定条件下，从启动到完成首次定位所需的时间应满足指标要求。灵敏度接收机应能够接收并处理低信噪比的卫星信号，以确保在弱信号环境下仍能实现定位。抗干扰能力接收机应具备一定的抗干扰能力，以应对复杂电磁环境下的干扰信号。VS在规定条件下，接收机静态定位结果的精度应满足相应等级要求。动态定位精度在规定条件下，接收机在动态环境中的定位精度也应达到相应标准。静态定位精度5.4.2定位精度接收机在正常工作状态下的功耗应符合设计要求，以确保长时间稳定工作。功耗接收机应具有高可靠性，能够在恶劣环境条件下保持正常工作状态。可靠性5.4.3功耗与可靠性5.4.4数据处理与数据处理能力接收机应具备高效的数据处理能力，以支持实时定位数据的快速解算。数据输出格式接收机输出的定位数据应符合通用的数据格式标准，便于与其他系统进行数据交换与共享。125.5电气特性电源电压范围应明确SOC正常工作所需的电源电压范围，确保系统稳定运行。电源纹波规定电源纹波的最大允许值，以减小对SOC性能的影响。电源功耗给出SOC在不同工作模式下的功耗要求，便于系统电源设计。0302015.5.1电源要求010203信号类型与电平明确SOC各信号接口的类型（如数字信号、模拟信号等）及电平标准，确保与其他设备的兼容性。信号传输速率规定各信号接口的传输速率，以满足系统实时性要求。信号完整性与抗干扰能力提出信号完整性的测试方法及指标，以及抗干扰能力的评估标准，确保信号传输的可靠性与稳定性。5.5.2信号接口01功耗模式描述SOC支持的功耗模式，如正常工作模式、低功耗模式等，并给出各模式下的功耗指标。5.5.3功耗管理02功耗控制机制介绍SOC如何通过软硬件手段实现功耗的有效控制，以延长设备使用寿命。03功耗测试方法提供功耗测试的详细步骤及所需仪器，便于对SOC的功耗性能进行评估。明确SOC对静电放电（ESD）的防护等级及测试方法，以确保产品在恶劣环境下的可靠性。静电防护能力提出SOC应满足的电磁兼容性标准，包括电磁干扰（EMI）和电磁抗扰度（EMS）两个方面，确保产品在复杂电磁环境中的正常工作。电磁兼容性（EMC）要求5.5.4静电防护与电磁兼容性135.6环境适应性工作温度该标准规定了SoC在高精度导航应用中的工作温度范围，确保在不同环境温度下均能保持稳定的性能。存储温度规定了存储温度范围，以保证在非工作状态下，SoC能够安全存储并维持其完整性。5.6.1温度范围相对湿度明确了SoC在相对湿度条件下的工作性能要求，以确保在潮湿或干燥环境中均能正常工作。湿度变化率对湿度变化率进行限制，避免因湿度急剧变化对SoC造成损害。5.6.2湿度适应性5.6.3振动与冲击明确了冲击测试的要求，确保SoC能够承受一定程度的机械冲击。冲击测试规定了振动测试的方法和条件，以验证SoC在振动环境下的可靠性和稳定性。振动测试盐雾测试对SoC进行盐雾测试，以评估其在腐蚀性环境中的抗性。015.6.4其他环境因素电磁兼容性规定了电磁兼容性的测试要求，确保SoC在复杂的电磁环境中能够正常工作，且不对其他设备造成干扰。02145.7环保要求无铅材料要求使用无铅材料，以减少对环境的污染和对人体的危害。可回收材料鼓励使用可回收材料，提高产品的可循环利用性，降低资源消耗。低卤素材料限制卤素等有害物质的使用，保护生态环境和人体健康。环保材料使用低功耗设计优化系统架构和电路设计，降低系统功耗，提高能源利用效率。休眠模式具备休眠功能，在非工作状态下能够自动进入低功耗模式，节省能源。节能设计环保制造过程确保产品通过相关环保认证，符合国家和国际环保法规要求。环保认证采用清洁生产技术，减少生产过程中的废弃物排放和环境污染。清洁生产环保标识与包装绿色包装采用可降解或易回收的包装材料，减少包装废弃物对环境的影响。环保标识在产品上标注环保标识，引导消费者选择环保产品。156测试方法导航信号接收与处理测试验证SOC是否能够正确接收并处理来自北斗/GNSS的导航信号，包括信号的捕获、跟踪、解调等关键环节。6.1功能性测试定位精度与性能评估通过实际测试场景，评估SOC的定位精度、速度、灵敏度等关键性能指标是否满足技术要求。数据输出与接口测试检查SOC输出的定位数据格式、通信接口等是否符合相关标准与规范，确保与外围设备的兼容性与互操作性。长时间稳定性测试在连续工作状态下，监测SOC的性能稳定性，验证其是否能够在长时间内保持高精度定位输出。环境适应性测试模拟不同环境条件（如温度、湿度、振动等），评估SOC在各种恶劣环境下的工作性能与可靠性。抗干扰能力测试人为施加各种干扰信号，检验SOC的抗干扰能力，确保其在实际应用中的稳定性与可靠性。0203016.2可靠性测试验证SOC在数据传输、存储等过程中是否具备足够的安全保护措施，防止数据被非法获取或篡改。数据安全保护测试6.3安全性测试模拟系统故障情况，检验SOC的容错处理机制以及故障恢复能力，确保系统在异常情况下仍能保持一定的定位服务能力。系统容错与恢复能力评估检查SOC在电磁环境中的工作性能，验证其是否满足相关电磁兼容性标准，避免因电磁干扰导致系统性能下降或损坏。电磁兼容性测试166.1标准测试信号和测试设备规范中明确了用于测试的信号类型，包括北斗卫星导航信号、其他全球导航卫星系统信号等，以确保测试的全面性和准确性。信号类型详细描述了测试信号的特性，如频率、功率、调制方式等，为测试提供了具体的参数指标。信号特性标准测试信号接收机要求规定了在测试中使用的接收机应符合的相关标准和性能要求，确保测试结果的可靠性和有效性。测试设备校准明确了测试设备的校准方法和周期，保证测试设备的准确性和稳定性，从而提高测试结果的置信度。设备配置与连接详细说明了测试设备的配置方式、连接方法以及测试前的准备工作，为测试人员提供了清晰的操作指南。测试设备176.2测试场地电磁环境测试场地应远离强电磁干扰源，如无线电发射塔、高压输电线等，以减小对测试结果的干扰。场地选择测试场地应远离高大建筑物、树木和其他可能遮挡卫星信号的障碍物，确保测试设备能够接收到良好的卫星信号。场地尺寸测试场地应具备足够的面积，以容纳测试所需的各种设备、车辆和人员，并确保测试过程中的安全性。室外测试场地要求场地布局室内测试场地应模拟实际使用环境，包括但不限于城市峡谷、隧道、地下停车场等典型场景，以全面评估设备的性能。信号屏蔽室内测试场地应采取适当的信号屏蔽措施，以模拟设备在信号受限环境下的工作情况。安全措施室内测试场地应确保良好的通风、照明和消防等安全措施，以保障测试人员和设备的安全。室内测试场地要求定期对测试场地进行维护和保养，确保其处于良好的使用状态。场地维护在使用前应对测试场地进行精确的标定，以确保测试结果的准确性和可靠性。场地标定严格遵守测试场地的保密规定，未经允许不得擅自泄露测试相关信息。保密要求测试场地使用注意事项010203186.3功能具备对北斗及其他GNSS卫星信号的快速捕获能力，确保在复杂环境下也能迅速定位。卫星信号捕获实现对捕获到的卫星信号进行持续跟踪，并解调出导航电文，以供后续定位解算使用。信号跟踪与解调采用先进的多路径抑制算法，减小因环境反射等因素造成的多路径误差，提高定位精度。多路径抑制技术6.3.1卫星信号接收与处理利用伪距和载波相位观测值进行高精度定位解算，实现厘米级甚至毫米级的定位精度。伪距与载波相位观测支持实时差分（RTK）技术，通过接收差分改正信息，进一步提高定位精度和可靠性。差分定位技术采用卡尔曼滤波等方法对观测数据进行处理，平滑定位结果，减小随机误差的影响。滤波与平滑处理6.3.2高精度定位解算6.3.3数据输出与接口安全性与可靠性具备数据加密和校验功能，保障数据传输的安全性，同时提高系统的可靠性。高速数据传输支持高速数据传输接口，确保实时性要求高的应用场景中数据能够及时传输和处理。标准化数据格式输出符合国际标准的定位数据格式，便于与其他系统进行数据交换和共享。卫星状态监测实时监测在视卫星的状态，包括信号强度、信噪比等，为定位解算提供辅助信息。自主完好性监测电源管理与低功耗设计6.3.4辅助功能具备自主完好性监测功能，能够检测并排除故障卫星对定位的影响，提高系统的稳健性。采用先进的电源管理技术和低功耗设计思路，降低系统功耗，延长使用寿命。196.4性能6.4.1接收性能该规范规定了北斗/GNSS高精度SoC应具备的接收灵敏度，以确保在不同环境下均能稳定接收卫星信号。灵敏度规范中明确了SoC需要具备一定的抗干扰能力，以应对复杂电磁环境下的信号干扰问题。抗干扰能力规范对首次定位时间提出了要求，确保用户能够在较短时间内实现精准定位。首次定位时间规范中规定了SoC的运算速度，以保证数据处理的高效性。运算速度6.4.2处理性能在满足性能需求的同时，规范还对SoC的功耗提出了要求，以实现更长时间的续航能力。功耗控制规范强调了SoC在处理过程中的稳定性和可靠性，确保长时间运行无故障。稳定性与可靠性多系统兼容北斗/GNSS高精度SoC需支持多种全球卫星导航系统，如GPS、GLONASS等，以实现更广泛的定位服务覆盖。接口兼容性规范中规定了SoC应支持的标准接口类型和协议，便于与其他设备或系统进行连接与通信。6.4.3兼容性能为确保传输数据的安全性，规范要求SoC应具备数据加密功能，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。数据加密规范还对SoC的物理防护能力提出了要求，以抵御恶劣环境及人为破坏等因素对设备造成的影响。防护能力6.4.4安全性能206.5电气特性标称电源电压指设备正常工作所需的电源电压，通常为固定值。电源电压范围设备能够正常工作的电源电压的允许波动范围，应满足相关标准和规范的要求。6.5.1电源电压指设备在静止状态下（即不进行任何操作）所消耗的功率，是评估设备能耗的重要指标之一。静态功耗指设备在正常工作状态下所消耗的功率，与设备的工作负载、数据处理量等因素有关。动态功耗6.5.2功耗接口类型设备对外提供的电气接口类型，如USB、SPI、UART等，应满足相关标准和规范的要求。接口电平指电气接口的信号电平，包括高电平和低电平，应与其他设备或系统兼容。6.5.3电气接口6.5.4电磁兼容性电磁辐射设备的电磁辐射应符合相关标准和规范的要求，不会对其他设备或系统造成干扰。抗干扰能力设备应具有一定的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境中正常工作，而不受外界干扰的影响。216.6环境适应性规范中明确了SOC在正常工作状态下所能够承受的温度范围，确保在不同环境温度下均能稳定运行。工作温度规定了SOC在存储或运输过程中所能承受的温度范围，防止因温度极端变化而对元器件造成损害。存储温度6.6.1温度范围相对湿度规范中提出了SOC在正常工作及存储时所能适应的相对湿度范围，以确保产品在潮湿环境下也能保持性能稳定。防潮措施针对湿度对电子元器件可能产生的影响，提出了一系列防潮措施，以延长产品的使用寿命。6.6.2湿度范围振动测试对SOC进行了不同频率和振幅的振动测试，以验证其在振动环境下的可靠性和稳定性。冲