DB50T 1417-2023 汽车导航单元性能要求及测试方法

35.40DB50重庆市市场监督管理局发布1前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 5性能要求 5.1总则 5.2组成 5.3输出 5.4收星数量 5.5精度 5.6首次定位时间 45.7重捕获时间 5.8灵敏度 5.9位置更新率 5.10位置分辨力 5.11健壮性要求 5.12安全性要求 6测试方法 6.1测试环境条件 6.2标准测试信号和测试设备 56.3测试场地 6.4性能测试 附录A（规范性） 10附录B（资料性） 附录C（规范性） 2本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》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这些专利的责任。本文件由重庆市经济和信息化委员会提出、归口并组织实施。本文件起草单位：中国汽车工程研究院股份有限公司、重庆金康赛力斯新能源汽车设计院有限公司、重庆长安汽车股份有限公司。本文件主要起草人：雷剑梅、汤轲、刘杰、曾臻、王雄、陈睿、周桂容、杨长鸿、周丽铃、谢姜3汽车导航单元性能要求及测试方法本文件规定了汽车导航单元性能要求，并给出了相应的测试方法。本文件适用于汽车导航单元的测试。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）适用于本文件。GB/T3358.2-2009统计学词汇及符号第2部分：应用统计GB/T6379.1-2004测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第1部分：总则与定义BD410004-2015北斗/全球卫星导航系统（GNSS）接收机导航定位数据输出格式BD420005-2015北斗/全球卫星导航系统（GNSS）导航单元性能要求及测试方法3术语和定义GB/T3358.2-2009、GB/T6379.1-2004、BD410004-2015、BD420005-2015界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1汽车导航单元vehiclenavigationunit安装在汽车上，利用人造地球卫星发射的无线电信号进行定位、测速和授时的单元，包括但不限于车载信息娱乐单元中的导航单元、车载TBOX中的导航单元、智能后视镜中的导航单元。4缩略语下列缩略语适用于本文件。GNSS：全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystemGPS：全球定位系统（GlobalPositioningSystem）；BDS：北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem）；Galileo：伽利略卫星导航系统（GalileoNavigationSatelliteSystem）；GLONASS：格洛纳斯卫星导航系统（GLONASSNavigationSatelliteSystemCEP：圆概率误差（CircularErrorProbable）；PDOP：位置精度因子（PositioningDilutionOfPrecisionHDOP：水平精度因子（HorizontalDilutionOfPrecisionVDOP：垂直精度因子（VerticalDilutionOfPrecision）；TDOP：钟差精度因子（TimeDilutionOfPrecision）；4UTC：协调世界时（UniversalTimeCoordinated）；NMEA：美国国家船舶电子协会（NationalMarineElectronicsAssociationAWGN：加性高斯白噪声（AdditiveWhiteGaussianNoise）。5性能要求5.1总则汽车导航单元使用GNSS公开服务信号，提供基于CGCS2000坐标系、WGS-84坐标系、PZ-90.02坐标系和GTRF坐标系中的一个或多个坐标系下的位置信息、对地速度信息，以及基于UTC的时间信息。5.2组成汽车导航单元应至少包括下列组成部分：a）射频信号输入端口；b）卫星导航信号接收和处理模块；c）数据控制和输出端口。5.3输出汽车导航单元应至少提供一个输出端口，将导航信息从该输出端口提供给其他设备，输出的导航信息应符合NMEA-0183协议格式的要求。包括但不限于GGA、GSA、GSV、RMC、VTG。5.4收星数量卫星接收通道数量应不少于12个。5.5精度5.5.1静态定位精度开放天空环境下（2≤PDOP≤2.5水平定位精度应优于2m（CEP95垂直定位精度应优于4m城市峡谷、高架桥下、林荫路等实际环境下，水平定位精度应优于10m（CEP95垂直定位精度5.5.2动态定位精度开放天空、城市峡谷、高架桥、林荫路等实际道路环境下，水平定位精度应优于10m（CEP95垂直定位精度应优于15m（CEP95）。5.5.3测速精度测速精度应优于0.5m/s（CEP95）。5.6首次定位时间5.6.1冷启动首次定位时间冷启动首次定位时间应不超过60s。55.6.2热启动首次定位时间热启动首次定位时间应不超过3s。5.7重捕获时间重捕获时间应不超过5s。5.8灵敏度5.8.1捕获灵敏度捕获灵敏度应优于-147dBm。汽车导航单元在概略位置、概略时间、星历和历书未知的状态下开机，各颗卫星的单通道导航信号载波电平不高于-147dBm时，应能在300s内以1Hz更新率连续10s输出三维定位误差小于100m的定位数据。5.8.2重捕获灵敏度重捕获灵敏度应优于-152dBm。汽车导航单元正常定位状态下，GNSS卫星信号短时中断30s后恢复，各颗卫星的单通道导航信号载波电平不高于-152dBm时，应能在300s内以1Hz更新率连续10s输出三维定位误差小于100m的定位数据。5.8.3跟踪灵敏度跟踪灵敏度应优于-160dBm。汽车导航单元正常定位后，各颗卫星的单通道导航信号电平降低到-160dBm时，应能在300s内以1Hz更新率连续10次输出三维定位误差小于100m的定位数据。5.9位置更新率最大位置更新率应不低于5Hz。5.10位置分辨力经度、纬度均不应超过0.001分，高程不应超过2m。5.11健壮性要求汽车导航单元应在卫星定位系统出现以下事件时做出正确的判断，并达到正确的状态，事件及状态要求见表1。表1系统事件及输出信息要求6表1系统事件及输出信息要求（续）5.12安全性要求5.12.1射频信号协调要求正常工作的汽车导航单元在接收到表2所规定的噪声信号后，其GNSS信号载噪比C/N0最大减小应均不超过1dBHz。用于干扰仿真AWGN信号参数应按照附录A进行设置。表2噪声信号规定112131415161715.12.2抗干扰要求汽车导航单元接收静态场景标称功率的GNSS信号并输出定位信息后，GNSS信号分别受到表3所列干扰信号10min。当干扰信号消除后，汽车导航单元应在1min内计算出正确的位置坐标，而无需操作人员介入。表3干扰信号规定12346测试方法6.1测试环境条件除另行规定外，所有测试应在以下条件下进行：a）温度：23℃±5℃;b）相对湿度：25%～75%；c）气压：86kPa～106kPa。76.2标准测试信号和测试设备GNSS矢量信号模拟器、干扰信号发生器、GNSS信号采集回放设备、高精度导航定位基准系统、直流电源、射频连接线等。所有测试用仪器、设备应有足够的测量范围、分辨力、准确度和稳定度，其性能应满足被测性能指标的要求；测试所用仪器设备应经过计量部门检定或校准，符合性能指标要求，并在检定或校准有效期内。6.3测试场地测试应在屏蔽室或电波暗室中进行。6.4性能测试6.4.1测试项目测试项目及所对应的性能要求、测试方法见表4。表4测试项目表1234567896.4.2组成目视检查汽车导航单元的组成部分，应符合本文件5.2的要求。检查汽车导航单元提供的产品文档，应带有使用说明书或产品规范，具有详细的操作、接线说明，配套软件、适用的操作系统及使用说明。6.4.3输出8汽车导航单元应至少提供一个输出接口，将导航信息从该输出接口提供给其他设备，输出的信息应符合本文件5.3的要求。根据汽车导航单元的说明书，将被测汽车导航单元的输出接口接入计算机，通过场景提供的软件或者第三方软件读取信息，检查输出信息是否符合本文件5.3要求。6.4.4收星数量将GNSS矢量信号模拟器输出信号接入汽车导航单元卫星定位模块天线接口，通过GNSS矢量信号模拟器输出至少12颗GNSS卫星信号（GNSS信号类型和频段应覆盖被测汽车导航单元产品说明书中的类型和频段PDOP值在2～2.5之间，信号强度设置为-130dBm，根据汽车导航单元输出的NMEA-0183数据，检查收到的卫星总数量。6.4.5精度6.4.5.1静态定位精度综合以下两种方法对汽车导航单元的静态定位精度进行测试，取两种方法的最大值作为测试结果。a）利用GNSS矢量信号模拟器进行测试：1)向汽车导航单元提供其测试电源电压，并将GNSS矢量信号模拟器输出信号接入汽车导航单元天线接口；2)在汽车导航单元正常工作后将其复位，待汽车导航单元启动完毕后确认其定位状态信息为未锁定，位置信息为空；3)打开GNSS矢量信号模拟器，配置测试场景，模拟卫星数量≥12颗（GPS卫星至少6颗，北斗卫星数量至少6颗PDOP值在2～2.5之间，卫星信号强度设置为-130dBm，并打开信号输出开关，输入到汽车导航单元天线接口；4)汽车导航单元NMEA-0183数据按照1Hz输出，待NMEA-0183数据显示定位成功开始，按照每秒一次记录其定位的经纬度信息，共计记录定位成功后10min内的经纬度信息。将汽车导航单元输出的定位信息与GNSS矢量信号模拟器设置的坐标的差值进行升序排序，取置信概率为95%的值作为测试结果并记录。b）利用GNSS信号采集回放设备进行测试：1)将GNSS信号采集回放设备和高精度导航定位基准系统同时安装在采集车上，蘑菇头GNSS接收天线固定在车顶，蘑菇头GNSS接收天线通过同轴电缆以及功分器将接收到的GNSS信号分别传输到GNSS采集回放设备和高精度导航定位基准系统，其中高精度导航定位基准系统水平定位精度不低于0.01m，高程定位精度不低于0.02m；2)采集车分别在附录B中定义的城市峡谷、林荫路、高架桥下等环境下停留采集GNSS信号，每种环境下停留时间10min；3)通过前处理或者后处理方法，计算得到高精度导航定位基准系统每个GNSS信号采集点的位置信息；4)向导航单元提供其标称电压电压，并将GNSS信号采集回放设备的回放信号接入汽车导航单元天线接口；5)根据蘑菇头GNSS接收天线的增益以及天线到GNSS的线损，配置GNSS信号采集回放设备输出衰减值；6)分别回放每种场景下采集的GNSS信号，导航定位单元NMEA-0183数据按照每秒输出，待NMEA-0183数据显示定位成功开始，按照每秒一次记录其定位的经纬度信息，共计记录定9位成功后的10min内的经纬度信息。根据UTC时间，将导航单元输出的定位信息与高精度导航定位基准系统输出的定位信息进行升序排序，取置信概率为95%的值作为测试结果并记录。6.4.5.2动态定位精度利用GNSS信号采集回放设备进行测试：1)将GNSS信号采集回放设备和高精度导航定位基准系统同时安装在采集车上，蘑菇头GNSS接收天线固定在车顶，蘑菇头GNSS接收天线通过同轴电缆以及功分器将接收到的GNSS信号分别传输到GNSS采集回放设备和高精度导航定位基准系统，其中高精度导航定位基准系统水平定位精度不低于0.01m，高程定位精度不低于0.02m；2)采集车分别在附录B中定义的城市峡谷、林荫路、高架桥下等环境下采集GNSS信号，每种场景GNSS信号时长60min；3)通过前处理或者后处理方法，计算得到高精度导航定位基准系统每种场景下对应UTC时间下的位置信息；4)向汽车导航单元提供其实验电压，并将GNSS信号采集回放设备的回放信号接入汽车导航单元天线接口；5)根据蘑菇头GNSS接收天线的增益以及天线到GNSS的线损，配置GNSS信号采集回放设备输出衰减值；6)分别回放每种场景下采集的GNSS信号，汽车导航单元NMEA-0183数据按照每秒输出，待NMEA-0183数据显示定位成功开始，按照每秒一次记录其定位的经纬度信息。根据UTC时间，将汽车导航单元输出的定位信息与高精度导航定位基准系统输出的定位信息进行升序排序，取置信概率为95%的值作为测试结果并记录。6.4.5.3测速精度测试方法参照6.4.5.2，比较汽车导航单元和高精度导航定位基准系统（速度精度≤0.01m/s）在相同UTC时间下的速度差值，并按升序排序，取最大值作为测试结果并记录。6.4.6定位时间6.4.6.1冷启动首次定位时间用GNSS矢量信号模拟器进行测试，GNSS矢量信号模拟器中设置一个伪位置，位置与汽车导航单元上次定位的位置超过1000km但不超过10000km；或删除汽车导航单元当前的星历数据。模拟卫星数量≥12颗（GPS卫星至少6颗，北斗卫星数量至少6颗PDOP值在2～2.5之间，卫星信号强度设置为-130dBm。以1Hz的位置更新率连续记录输出的定位数据，找到首次连续10次输出三维定位误差不超过100m的定位数据的时刻，计算从开机启动测试到上述10个输出时刻中第1个时刻的时间间隔。6.4.6.2热启动首次定位时间用GNSS矢量信号模拟器进行测试，GNSS矢量信号模拟器中设置一个伪位置，模拟卫星数量≥12颗（GPS卫星至少6颗，北斗卫星数量至少6颗PDOP值在2～2.5之间，卫星信号强度设置为-130dBm。在汽车导航单元正常定位后，短时断电60s，汽车导航单元重新开机，以1Hz的位置更新率连续记录输出的定位数据，找到首次连续10次输出三维定位误差不超过100m的定位数据的时刻，计算从开机启动测试到上述10个输出时刻中第1个时刻的时间间隔。6.4.7重捕获时间用GNSS矢量信号模拟器进行测试，GNSS矢量信号模拟器中设置一个伪位置，模拟卫星数量≥12颗（GPS卫星至少6颗，北斗卫星数量至少在汽车导航单元正常定位状态下，短时中断卫星信号30s后，恢复卫星信号，以1Hz的位置更新率连续记录输出的定位数据，找出自卫星信号恢复后，首次连续10次输出三维定位误差不超过100m的定位数据的时刻，计算从卫星信号恢复到上述10个输出时刻中第1个时刻的时间间隔。6.4.8灵敏度6.4.8.1捕获灵敏度用GNSS矢量信号模拟器进行测试，在GNSS矢量信号模拟器中设置一个位置，模拟卫星数量≥12颗（GPS卫星至少6颗，北斗卫星数量至少6颗PDOP值在2～2.5之间，GNSS矢量信号模拟器输出的卫星信号电平从汽车导航单元不能捕获的状态开始，以1dB步进增加。记录汽车导航单元在冷启动状态下开机，并能在300s内捕获导航信号，并以1Hz的更新率连续10次输出三维定位误差小于100m的定位数据，记录该电平值。6.4.8.2重捕获灵敏度用GNSS矢量信号模拟器进行测试，在GNSS矢量信号模拟器中设置一个位置模拟卫星数量≥12颗（GPS卫星至少6颗，北斗卫星数量至少6颗PDOP值在2～2.5之间，模拟器输出的卫星信号电平从汽车导航单元不能捕获的状态开始，以1dB步进增加。若在卫星信号电平增大的过程中，汽车导航单元正常定位后，控制GNSS矢量信号模拟器中断卫星信号30s再恢复到该设置电平值，若汽车导航单元在300s内重新捕获导航信号，并以1Hz的更新率连续10次输出三维定位误差小于100m的定位数据，记录该电平值。6.4.8.3跟踪灵敏度用GNSS矢量信号模拟器进行测试，在GNSS矢量信号模拟器中设置一个位置，模拟卫星数量≥12颗（GPS卫星至少6颗，北斗卫星数量至少6颗PDOP值在2～2.5之间，在汽车导航单元正常定位的情况下，设置GNSS矢量信号模拟器输出的各颗卫星的信号电平以1dB步进降低，在GNSS矢量信号模拟器输出信号的电平值下，测试汽车导航单元能否在300s内连续输出10次三维定位误差小于100m的定位数据，找出能够使汽车导航单元满足该定位误差的最低电平值。6.4.9位置更新率用GNSS矢量信号模拟器进行测试，设置GNSS矢量信号模拟器仿真速度为2.5m/s±0.5m/s的直线运动用户轨迹，在10min内，每隔1s检查汽车导航单元的位置数据输出，观察每次位置数据的更新时刻。6.4.10位置分辨力用GNSS矢量信号模拟器进行测试，设置GNSS矢量信号模拟器仿真在地球赤道附近作匀速直线运动的载体的运动轨迹，载体运动速度在东西方向、南北方向和垂直方向的分量均为2.5m/s±0.5m/s。在10min内，以1Hz的位置更新率输出定位数据，计算每相邻1s间经度、纬度和高程的变化平均值，其中经度、纬度应满足0.001分±0.0005分，高程应满足2m±1m的要求。6.4.11健壮性要求按照附录C中描述的GPS系统周计数归零事件、北斗系统秒计数归零事件、GPS健康字指示信号异常事件、北斗卫星健康信息指示信号异常事件、闰秒事件、GPS自主完好性监控事件和北斗自主完好性监控事件设置GNSS矢量信号模拟器，运行场景并记录汽车导航单元输出数据。6.4.12安全性要求6.4.12.1射频信号协调设置GNSS矢量信号模拟器仿真固定位置的GNSS信号，GNSS矢量信号模拟器需同时输出汽车导航单元支持的所有星座所有频率的信号。系统测试连接如图1所示。图1系统测试连接图GNSS矢量信号模拟器导入冷启动首次定位时间场景并运行发出GNSS信号，汽车导航单元接收GNSS矢量信号模拟器输出的信号并定位，通过数据接口读取汽车导航单元输出的信号载噪比数值，当有稳定的载噪比输出后，信号发生器依次产生表2规定的信号。6.4.12.2抗干扰测试按照如下步骤进行抗干扰试验：a)按照图1连接测试系统；b)GNSS矢量信号模拟器导入冷启动首次定位时间场景并运行发出的GNSS信号，汽车导航单元接收模拟器输出的信号并定位；c)用信号发生器产生表3中序号1中所描述的干扰信号，通过合路器注入汽车导航单元中10min,再除去干扰信号，观察汽车导航单元输出；d)对汽车导航单元进行断电，1min后重新加电，重复步骤b)c),逐一使用序号2-4中的干扰进行测试。射频信号协调参数规格——该通带的带宽应至少1MHz。带宽定义为滤波器的衰减不超过3dB的频率范围。——在1MHz通带带宽内，波动应小于3dB。——阻带衰减至少为62dB。——在通带和阻带之间的过渡带为4MHz。——在过渡带内，滤波器不应超过最大通带增益。——当在通带的1MHz带宽上测量时，干扰信号的功率电平应符合表2中定义的值。干扰仿真的1MHz滤波AWGN信号如图A.1所示。A附录B采集回放测试场景在采集回放测试中，静态及动态测试场景可参考表B.1典型道路场景。表B.1典型道路场景典型场景场景采集地点场景时长min场景描述静态场景城市峡谷解放碑五四路与八一路交叉口静态：速度为0，加速度为0卫星状态：全星系林荫路南山之家养老院附近的南山公园路高架桥下新南路高架桥下复杂立交桥下黄桷湾立交桥下动态场景城市峡谷解放碑60动态：车辆正常行驶在实际道路卫星状态：全星系林荫路南山公园路60高架桥下新南路高架桥60复杂立交桥下黄桷湾立交60附录CGNSS健壮性测试事件测试场景GNSS健壮性测试事件测试场景如下表C.1-C.7进行参数设置。表C.1GPS系统周计数归零测试场景参数设置日期/时间（北斗时）2038年11月20日23：44：58位置N31°14，E121°30中国上海）高度50米（海拔高度）星座GPS，BDS仿真可见卫星数GPS＞8颗BDS＞8颗场景仿真时长30分钟载具类型静止对于基准功率偏差+5dB卫星功率是否一样是表C.2北斗系统秒计数归零测试场景参数设置日期/时间（北斗时）2022年6月25日23：44：58位置N31°14，E121°30，中国上海）高度50米（海拔高度）星座GPS，BDS仿真可见卫星数GPS＞8颗BDS＞8颗场景仿真时长30分钟载具类型