JJF 2125-2024 天通北斗一体化高精度导航定位终端校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2125—2024天通/北斗一体化高精度导航定位终端校准规范CalibrationSpecificationforTiantongBeidouIntegratedTerminalsforHighPrecisionNavigationandPositioning2024-06-14发布2024-12-14实施国家市场监督管理总局发布JJF2125—2024天通/北斗一体化高精度导航定位终端校准规范CalibrationSpecificationforTiantongBeidouIntegratedTerminalsforHighPrecision→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→NavigationandPositioning归口单位:全国卫星导航应用专用计量测试技术委员会主要起草单位:北京市计量检测科学研究院参加起草单位:北京华力创通科技股份有限公司北京合众思壮科技股份有限公司中关村空间信息产业技术联盟本规范委托全国卫星导航应用专用计量测试技术委员会负责解释JJF2125—2024本规范主要起草人:高伟(北京市计量检测科学研究院)许原(北京市计量检测科学研究院)檀恒宇(北京市计量检测科学研究院)参加起草人:姜斌(北京华力创通科技股份有限公司)张军锋(北京合众思壮科技股份有限公司)马广浩(中关村空间信息产业技术联盟)JJF2125—2024Ⅰ引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3术语 (1)4概述 (1)5计量特性 (2)5.1RTK(实时动态)初始化时间 (2)5.2RTK定位偏差和精密度 (2)5.3天通通信数据传输速率 (2)5.4天通通信发射功率 (2)5.5天通通信邻道泄漏比 (2)5.6天通通信接收灵敏度 (2)6校准条件 (3)6.1环境条件 (3)6.2测量标准及其他设备 (3)7校准项目和校准方法 (3)7.1校准项目 (3)7.2校准方法 (3)8校准结果表达 (7)9复校时间间隔 (7)附录A原始记录参考格式 (8)附录B校准证书内页参考格式 (10)附录C校准结果的不确定度评定示例 (12)JJF2125—2024ⅡJJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成制定本校准规范的基础性系列规范。本规范为首次发布。JJF2125—20241天通/北斗一体化高精度导航定位终端校准规范1范围本规范适用于天通/北斗一体化高精度导航定位终端的校准,GNSS(全球导航卫星系统)通导一体化定位终端的校准也可参照本规范。2引用文件本规范引用下列文件:JJF1001—2011通用计量术语及定义JJF1118—2004全球定位系统(GPS)接收机(测地型和导航型)校准规范JJF1180—2007时间频率计量名词术语及定义JJF1403—2013全球导航卫星系统(GNSS)接收机(时间测量型)校准规范BD420009—2015北斗/全球卫星导航系统(GNSS)测量型接收机通用规范凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语3.1RTK定位realtimekinematicpositioning实时动态定位GNSS相对定位技术的一种,主要通过基准站和移动站之间的实时数据链路和载波相对定位快速解算技术,实现高精度动态相对定位。3.2邻道泄漏比adjacentchannelleakageratio指定信道的根升余弦滚降滤波器滤波后的平均功率与相邻信道的根升余弦滚降滤波器滤波后的平均功率之比。3.3接收灵敏度receivingsensitivity符合给定误码率门限的最小下行功率值。3.4误比特率biterrorratio二值信号的差错比值。4概述天通/北斗一体化高精度导航定位终端是融合了天通通信技术与北斗/GNSS高精度导航定位技术的终端设备,支持文本消息、图片、语音、视频多媒体等数据传输业务,可以在地面通信信号覆盖不到的高空、海上、沙漠、山区等区域实现高精度RTK定位,被广泛应用于地质灾害监测、应急救援、军队协同作战等领域。天通/北斗一体化高精度导航定位终端主要由微处理器、北斗/GNSS高精度定位模JJF2125—20242块、天通通信模块、无线通信模块等组成。微处理器是终端的控制中心和运算核心;北斗/GNSS高精度定位模块通过外接天线实现高精度位置信息的获取;天通通信模块用以实现当地面通信链路缺失时、以天通卫星通信链路为终端传输数据;无线通信模块用以实现终端的地面数据通信链路。其基本结构和工作原理如图1所示。图1天通/北斗一体化高精度导航定位终端基本结构和工作原理5计量特性5.1RTK(实时动态)初始化时间(0~180)s。5.2RTK定位偏差和精密度a)定位偏差水平:(0~50)mm,垂直:(0~60)mm。b)定位精密度(0~80)mm,1σ。5.3天通通信数据传输速率传输速率范围:(1.2~384)kbps。5.4天通通信发射功率≥33dBm。5.5天通通信邻道泄漏比a)调制方式第一邻道:<-25dBc;第二邻道:<-38dBc;第三邻道:<-42dBc;第四邻道:<-43dBc。b)瞬时开关方式第一邻道:<-16dBc;第二邻道:<-28dBc;第三邻道:<-33dBc;第四邻道:<-35dBc。5.6天通通信接收灵敏度≤-124dBm。注:RTK定位偏差和精密度指标适用条件为移动站到基准站的距离小于30km。JJF2125—202436校准条件6.1环境条件a)环境温度:(20~25)℃。b)相对湿度:≤80%。c)电源电压:(220±20)V。d)电源频率:(50±2)Hz。e)无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。6.2测量标准及其他设备6.2.1GNSS信号模拟器a)具备差分模拟功能。b)输出频率:支持被校终端所用的北斗及其他GNSS系统频点。c)信号功率:输出范围(-160~-70)dBm;最大允许误差:±0.5dB。d)伪距分辨力:(0.01~0.1)m。e)场景:可定义校准所需标准场景。6.2.2卫星通信综合测试仪发射机指标:a)输出频率范围:1MHz~3GHz。b)输出功率范围:(-128~-20)dBm。接收机指标:a)输入频率范围:250kHz~3GHz。b)输入功率范围:(-60~+34)dBm。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表1。表1校准项目一览表序号校准项目名称1RTK初始化时间2RTK定位偏差和精密度3天通通信数据传输速率4天通通信发射功率5天通通信邻道泄漏比6天通通信接收灵敏度7.2校准方法7.2.1外观及通电检查JJF2125—20244被校终端上的文字、标识应清晰可辨。被校终端应无影响正常工作的机械损伤。终端通电后,显示应清楚、正确,基本操作控制功能正常。按被校终端使用说明书规定的预热时间进行开机预热后,再对其主要技术参数进行校准。7.2.2RTK初始化时间设置GNSS信号模拟器输出功率电平(推荐为-128dBm),仿真一个静态位置(距离基准站不大于8km),终端成功单点定位后,接收GNSS信号模拟器仿真卫星信号的同时接收基准站差分数据,记录从获得差分数据到获得固定解的时间长度,作为RTK初始化时间的单次测量结果。7.2.3RTK定位偏差和精密度按图2所示连接设备。打开GNSS信号模拟器,开启RTK定位偏差和精密度校准场景(可见卫星不少于6颗,PDOP小于6,信号功率设置为-130dBm,仿真时间60min),GNSS信号模拟器开始仿真。记录仿真标准位置值(x0,y0,z0)。被校终端开机,完成RTK初始化。GNSS信号模拟器同时播发导航信号和差分电文数据(差分电文数据格式推荐使用RTCM数据格式)给被校终端,被校终端将定位信息数据(定位信息数据格式推荐使用NMEA-0183GGA数据格式)发送给GNSS信号模拟器控制主机。记录被校终端的RTK定位信息测量值(x,y,z)(终端位置更新率应不低于1Hz)。图2使用GNSS信号模拟器校准示意图15min后,停止记录。根据式(1)—计算—终—端RTK定位信息测量值xi、yi、zi(i=1,…,n,n为测量次数)的平均值x、y、z,由式(2)、式(3)分别计算终端的RTK水平定位偏差δhp和垂直定位偏差δvp。由式(4)计算测量值的实验标准差sx、sy、sz,并由式(5)计算被校终端的定位精密度σp。JJF2125—20245式中式中:δhp—RTK水平定位偏差,mm;δvp—RTK垂直定位偏差,mm;σp—RTK定位精密度,mm;x0、y0、z0—GNSS信号模拟器仿真标准位置值;(2)(3)(4)(5)次数)的平均值;次数)的标准差。x、y、z—被校终端RTK定位信息测量值xi、yi、zi(i=1,…次数)的平均值;次数)的标准差。sx、sy、sz—被校终端RTK定位信息测量值xi、yi、zi(i=1,…,n,n为测量注:1RTK定位偏差校准数据为静态差分条件下测得。2GGA数据格式,即NMEA-0183GGA格式,是美国国家海洋电子协会(NationalMarineElectronicsAssociation)为海用电子设备制定的标准格式。3RTCM数据格式是国际海运事业无线电技术委员会定义的国际通用的差分电文格式。7.2.4天通通信数据传输速率按图3所示连接设备,使卫星通信综合测试仪与被校终端建立数据业务信道,设置业务信道类型,开启校准。待校准场景运行结束后,由卫星通信综合测试仪上读取数据传输速率值作为单次测量结果。图3天通通信数据传输速率校准设备连接JJF2125—20246注:1典型的信道类型如DTCH(DedicatedTransmissionChannel,专用业务信道),数据传输速率范围(1.2~4.0)kbps;PDCH(PacketDataChannel,分组数据信道),数据传输速率范围(1.2~9.6)kbps。40dB衰减器,用以保护卫星通信综合测试仪射频输入前端。7.2.5天通通信发射功率被校终端通过同轴线缆(同轴线缆先行已校准线损)连接至卫星通信综合测试仪的射频输入端口,如图4所示。在卫星通信综合测试仪上设置频点信息,随后操作被校终端使其处于发射状态,由卫星通信综合测试仪上读取发射功率值作为天通通信发射功率的单次测量结果。图4天通通信发射功率校准设备连接7.2.6天通通信邻道泄漏比设备连接及设置方式同7.2.5,由卫星通信综合测试仪上读取邻道泄漏比值作为天通通信邻道泄漏比的单次测量结果。7.2.7天通通信接收灵敏度被校终端通过同轴线缆(线缆先行已校准线损)连接至卫星通信综合测试仪的射频输出端口,如图5所示。在卫星通信综合测试仪上设置误码率门限,调节RF输入电平,观察误比特率(推荐误比特率的门限值取10-3),当误比特率小于门限值时,得到RF输入电平的最小值,作为天通通信接收灵敏度的单次测量结果。JJF2125—20247图5天通通信接收灵敏度校准设备连接8校准结果表达经校准后的天通/北斗一体化高精度导航定位终端出具校准证书。证书上的内容应至少包括以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9复校时间间隔复校时间间隔由用户根据实际使用情况自行确定,推荐为1年。JJF2125—20248附录A原始记录参考格式原始记录格式校准地点温度、湿度校准时间计量标准被校设备校准人员校准项目A.1外观及通电检查表A.1外观及通电检查外观:□完好□损坏通电检查:□正常□异常A.2RTK初始化时间表A.2RTK初始化时间序号RTK初始化时间/s不确定度/s123……A.3RTK定位偏差和精密度表A.3RTK定位偏差和精密度标准位置值/m终端RTK定位信息测量值/m定位偏差/mm不确定度/mm定位精密度/mm不确定度/mm水平:垂直:JJF2125—20249A.4天通通信数据传输速率表A.4天通通信数据传输速率序号天通通信数据传输速率/kbps不确定度/kbps123……A.5天通通信发射功率表A.5天通通信发射功率频点天通通信发射功率/dBm不确定度/dBA.6天通通信邻道泄漏比表A.6天通通信邻道泄漏比频点天通通信邻道泄漏比/dBc不确定度/dB调制方式第1邻道:第2邻道:第3邻道:第4邻道:瞬时开关方式第1邻道:第2邻道:第3邻道:第4邻道:A.7天通通信接收灵敏度表A.7天通通信接收灵敏度天通通信接收灵敏度/dBm不确定度/dBJJF2125—202410附录B校准证书内页参考格式校准证书(内页)格式1外观及通电检查外观:□完好□损坏通电检查:□正常□异常2RTK初始化时间RTK初始化时间/s不确定度/s3RTK定位偏差和精密度标准位置值/m终端RTK定位信息测量值/m定位偏差/mm不确定度/mm定位精密度/mm不确定度/mm水平:垂直:4天通通信数据传输速率天通通信数据传输速率/kbps不确定度/kbps5天通通信发射功率频点天通通信发射功率/dBm不确定度/dB6天通通信邻道泄漏比频点天通通信邻道泄漏比/dBc不确定度/dB调制方式第1邻道:第2邻道:第3邻道:第4邻道:JJF2125—202411频点天通通信邻道泄漏比/dBc不确定度/dB瞬时开关方式第1邻道:第2邻道:第3邻道:第4邻道:7天通通信接收灵敏度天通通信接收灵敏度/dBm不确定度/dBJJF2125—202412附录C校准结果的不确定度评定示例以RTK初始化时间、RTK定位偏差、天通通信数据传输速率、天通通信发射功率校准不确定度评定为例,天通通信邻道泄漏比、天通通信接收灵敏度校准不确定度评定方法同天通通信发射功率校准不确定度评定。C.1RTK初始化时间校准不确定度评定C.1.1测量模型式中:T=t2-t1(C.1)T—时间间隔,s;t1—获得差分数据的时间,s;t2—获得固定解的时间,s。C.1.2不确定度来源a)来源于计时装置分辨力,获得差分数据时间的不确定度分量u1;b)来源于计时装置分辨力,获得固定解时间的不确定度分量u2;c)计时装置准确度引入的不确定度分量u3。C.1.3标准不确定度的评定C.1.3.1获得差分数据时间的不确定度分量u1计时装置分辨力为0.1s,其概率分布为均匀分布,则标准不确定度分量为:s≈0.03s(C.2)C.1.3.2获得固定解时间的不确定度分量u2计时装置分辨力为0.1s,其概率分布为均匀分布,则标准不确定度分量为:s≈0.03s(C.3)C.1.3.3计时装置准确度不确定度分量u3计时装置最大允许误差为±0.5s,其概率分布为均匀分布,则标准不确定度分量为:s≈0.14s(C.4)C.1.3.4不确定度分量一览表RTK初始化时间不确定度分量汇总见表C.1。JJF2125—202413表C.1RTK初始化时间不确定度分量汇总表不确定度来源评定方法值/s分布包含因子标准不确定度/s计时装置分辨力B0.1矩形 30.03计时装置准确度B0.5矩形 30.14C.1.4合成标准不确定度单次测量RTK初始化时间的合成标准不确定度C.1.5扩展不确定度uc=u+u+u≈0.15s(C.5)(k=2)(C.6)C.2.1测量模型式中:(C.7)δhp—RTK水平定位偏差,mm;x0、y0—GNSS信号模拟器仿真标准位置值;x、y—被校终端RTK定位信息测量值xi、yi(i=1,…,n,nC.2.2不确定度来源a)GNSS信号模拟器伪距精度引入的不确定度分量u1;b)GNSS信号模拟器定位信息分辨力引入的不确定度分量u2;c)天通/北斗一体化终端定位信息分辨力引入的不确定度分量u3。C.2.3标准不确定度的评定C.2.3.1GNSS信号模拟器伪距精度引入的不确定度分量u1根据GNSS信号模拟器的说明书以及其校准结果可知,GNSS信号模拟器模拟单颗卫星的伪距离控制精度为1.1mm,根据卫星定位原理,至少需要观测到4颗卫星才能定位,一般情况最多可见星8~9个,取6颗星计算,由GNSS信号模拟器伪距精度引入的不确定度分量:C.2.3.2GNSS信号模拟器定位信1的不确定度分量u2(C.8)GNSS信号模拟器定位信息分辨力为0.1mm,其概率分布为均匀分布,则标准不确定度分量为:mm≈0.03mm(C.9)C.2.3.3天通/北斗一体化终端定位信息分辨力引入的不确定度分量u3天通/北斗一体化终端定位信息分辨力为0.1mm,其概率分布为均匀分布,则标JJF2125—202414准不确定度分量为:mm≈0.03mm(C.10)C.2.3.4不确定度分量一览表RTK水平定位偏差不确定度分量汇总见表C.2。表C.2RTK水平定位偏差不确定度分量汇总表不确定度来源评定方法值/mm分布包含因子标准不确定度/mmGNSS信号模拟器伪距精度B1.1——1.1GNSS信号模拟器定位信息分辨力B0.1矩形 30.03天通/北斗一体化终端定位信息分辨力B0.1矩形 30.03测量重复性A————C.2.3.5不确定度分量之间相关性各不确定度分量之间是互不相关的。C.2.4合成标准不确定度单次测量RTK水平定位偏差的合成标准不确定度C.2.5扩展不确定度uc=u+u+u≈1.1mm(C.11)K法相同。C.3天通通信数据传输速率校准不确定度评定C.3.1不确定度来源a)卫星通信综合测试仪数据传输速率分辨力引入的不确定度分量u1;b)天通/北斗一体化终端数据传输速率分辨力引入的不确定度分量u2。C.3.2标准不确定度的评定C.3.2.1卫星通信综合测试仪数据传输速率分辨力引入的不确定度分量u1卫星通信综合测试仪数据传输速率分辨力为0.01kbps,其概率分布为均匀分布,则标准不确定度分量为:kbps≈0.003kbps(C.13)C.3.2.2天通/北斗一体化终端数据传输速率分辨力引入的不确定度分量u2天通/北斗一体化终端数据传输速率分辨力为0.1kbps,其概率分布为均匀分布,则标准不确定度分量为:JJF2125—202415kbps≈0.03kbpsC.3.2.3不确定度分量一览表天通通信数据传输速率不确定度分量汇总见表C.3。表C.3天通通信数据传输速率不确定度分量汇总表不确定度来源评定方法值/kbps分布包含因子标准不确定度/kbps卫星通信综合测试仪数据传输速率分辨力B0.01矩形 30.003天通/北斗一体化终端数据传输速率分辨力B0.1矩形 30.03C.3.2.4不确定度分量之间相关性各不确定度分量之间是互不相关的。C.3.3合成标准不确定度单次测量天通通信数据传输速率的合成标准不确定度C.3.4扩展不确定