《JJF 1471-2024 全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规范.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《JJF 1471-2024 全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规范.docx（49页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。
1、甘“庐中华人民共和国国家计量技术规范JJF14712024全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规范Ca1.ibrationSpecificationforGNSSSigna1.Simu1.ators2024-06-14发布2024-12-1秧施国家市场监督管理总局发布JJF14712024代替JJF14712014全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规范Ca1.ibrationSpecificationforGNSSSigna1.Simu1.ators归口单位：全国时间频率计量技术委员会起草单位：中国计量科学研究院北京交通大学中国电子科技集团公司第十研究所本规范委托全国时间频率计量
2、技术委员会负责解释本规范起草人：杨志强（中国计量科学研究院）张爱敏（中国计量科学研究院）梁坤（北京交通大学）潘柳（中国电子科技集团公司第十研究所）梁桂海（中国电了科技集团公司第十研究所）(167)s)4)7)力9)(1(1QQ(3(3JJF14712024引言(II)I范围(I)5计量特性5.1 GNSS信号模拟器5.2 RDSS入站接收机6校准条件6.1 环境条件6.2 测量标准及其他设备7校准项目和校准方法7.1 校准项目7.2 校准方法8校准结果表达9登校时间间隔附录A原始记录格式附录B校准证书（内页格式附录C校准结果的不确定度评定示例附录D矢址信号发生器产生RDSS入站信号的方法附录E
3、RDSS入站接收机双向设备时延测量:误差的测量方法引言JJF1()012011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3共同构成修订本规范的基础性系列规范。本规范是对JJF147120146全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规能的修订，除编辑性修改外，主要修订内容如Z增加J北斗RDSS信号模拟港及北斗RDSS入站接收机的校准：增加了模拟器伪距误差和伪距率误差的校准：增加了模拟器动态范困和伪距率分辨力的通用计数器校准方法：一一增加RDSS入站接收机双向设符时延测量误差的测班方法：补充了部分引用文件、术语和计量
4、单位。本规范历次版本发布情况为：-JJF14712014。全球导航卫星系统（时SS）侑号模拟器校准规范1范围本规范适用于全球导航卫星系统（GNSS）信号模拟器（含北斗RDSS信号模拟黝的校准。2引用文件本规范引用了以下文件：JJF100I通用计量术i此及定义JJF1180时间频率计量名词术语及定义JJF1403全球导航I1星系统（GNSS）接收机（时间测盘型）校准规范GB.T19391全球定位系统（GPS）术语及定义GB/T392672020北斗U星导航术语GB,T39413-2020北斗卫星导航系统信号模拟器性能要求及测试方法BD420007北斗用户终端RDSS单元性能要求及测试方法凡是注日
5、期的引用文件，仪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柳3.1 加加速度jerk加速度的时间变化率。3.2 内部通道延迟interna1.channe1.de1.ay模拟器内部通道的信道特性引入的信号时延。3.3 卫星无线电测定业务RadioDeterminationSate1.1.iteSerViyRDSS由用户接收主控站通过高轨道卫星（GEo）转发的导航信号，响应后再由GEo卫星转发至主控站完成距离测量，用户位置及时间参数由主控站冲兑的导航体制。3.4 RDSS出站信号RDSSoutboundsigna1.北斗卫星导航系统RDSS业
6、务中由主控站发射经卫星转发至用户的无线电信号。3.5 RDSS入站信号RDSSinboundsigna1.北斗卫星导航系统RDSS业务中由用户发射经卫星转发至主控站的无线电信号。3.6 RDSS双向设备时延RDSStwo-waytimede1.ayofdeviceRDSS用户设备从接收信号到达天线口面至发射信号离开天线口面的时间延迟。4侬GNSS信号模拟器（以下简称模拟器）是GNSS系统信号发生器，用于模拟产生特定的GNSS系统信号。模拟器提供全球导航卫星系统导航信号仿真，卫星星座可包括BDS（北斗卫星导航系统）、GPS（全球定位系统）、GA1.I1.EO（伽利略系统）、G1.ONASS（格洛
7、纳斯系统）等，可用在GNSS接收机的研发、生产和计量过程的各个环节。仿我控IHGNSS信号模拟器的基本结构和工作原理如图1所示。仿真控制、数字仿真模块对导航N星、信号传输环境和接收用户进行建模，模拟导航系统全星座的运行和用户的运动状态，运算产生信号模型参数：以内部时基为参考，射频模拟信号生成模块按照各导航系统接口控制协议要求，生成各种卫星导航射频信号。IppS信号骗出内都:时钟输出,外领标瀚入.1*11GNSS俏可模拟器的些本咕构和工作曜理模拟器通常包含出站信号模拟和入站信号解算功能，其中出站信号模拟部分与传统的GNSS信号模拟器类似，入站信号解算部分称为RDSS入站接收机，方时也以独立设备的
8、形态出现.RDSS入站接收机用于测试北斗RDSS终端入站信号的发射频率、发射功率、相位遍制误差、载波抑制和双向设备时延等指标。RDSS入站接收机的基本结构和工作原理如图2所示。RDSS入站信号经射频前端处理，得到中频信号：信号采集模块对中频信号进行采集：数字信号处理模块对采集到的信号进行同步、解调和参数估计，最后得到输入电文和信号的频率、幅度、相位遍制误差.找波抑制和双向设备时比等参数.IOM1.k1.f同步时钟人机交互KiKS入站信号Br了侑号处理图2RDSS入站接收机基本结构和工作旗建5、dBm.5.1.3功率分辨力（0.12）dB.,5.1.4 功率偏差士（0.52）dB5.1.5 1.
9、5动态范围a）速度动态范南：（0-36000）m/s;b）加速度动态范怖I：（0-2000）ms2;c）加加速度动态范围：（0-2000）ms5.1.6 伪距分辨力和伪距误差a）伪距分辨力：（0.010.Dm;b）伪距误差：0.05mo5.1.7 伪距率分辨力和伪姬率误差a）伪距率分辨力：（0.010.1.）ms:b）伪距率误差：0.01nVsn5.1.8 内部通道延迟(015)ns5.1.9谐波抑制(_6020)dBc.5. 1.10非谐波抑制(6030)dBc5.1.11相位噪声(-90-60)dBc1.1.z(1()0-65KiBcZHz(11070)dBcHz(12080)dBcHz(
10、130-85)dBcHz（傅里叶频率10Hz）;（傅里叶频率100Hz）;（傅里叶频率1kHz）;（傅里叶频率10kHz）：（傅里叶频率100kHz）。5.1.12内部时基相对频率偏差：5x10-15x10-8;频率稳定度：1.X10T21.i0_9Q=s）。5.1. 13误差矢量福度2%20%.5. 2RDSS入站接收机5.2. 1频率测歆最大允许误差：(1.X10-101X10-8).5.2.2功率测信最大允许误差：(0.5dB2dB)5. 2.3或波抑制测量最大允许误差：(0.5dB2dB).6. 2.4相位调制误差测量最大允许误差：(0.5%2%3注：以上指标仅供参考.6校准条件7.
11、1环境条件6.1.1环境温度：在(235)C内任选一点，校准过程中温度变化不超过1C.6.1.2环境相对湿度：80%,6.1.3电源电压：(22022)V；电源频率：(501.)I1.z.6. 1.4无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。6.2 测破标准及其他设名6.3 .1功率计频率范围：100kHz-3.6GHz：测fit范围：-80d1.ta-0dBm：最大允许误差：02dB：最小分辨力：0.01dB.6. 2.2测量接收机频率范围：100kHz-3.6GHz：相对电平测量范围：-140dB-0dB;最大允许误差：0.2dB：最小分辨力：0.01dB.6.2.3实时频谱分析仪顺率范围：
12、100Hz-3.6GHz;最大允许误差：01.Hz(使用外部参考海).6.2. 4微波频率计(具有外频标输入功能)顺率更围：1GHz36GH7、最小分辨力：IHz.6.2.5高速数字示波器频率范围：100kHz-3.6GHz;采样率：80GS/s;时间分辨力：12.5ps;存储深度：22GS,6. 2.6频谱分析仪频率范围：20HZ3.6GHz;电平测量最大允许误差：1dB;动态范困：100dB。6.2.7低噪声合成信号发生器频率范围：10MHZ36GHz;相位噪声：优于被校模拟器10dB。6.2.8相位噪声测疥系统频率范困：10MHZ36GHz：频偏范围：1Hz-IMHz;附加相位噪声：优于
13、被校模拟器10d1.6.2.9频标比对器测量范围：1Hz-30MHz;附加频率和定度：优于被校模拟器相应采样时间频率稳定度的1/3。6.2.10参考频率源输出频率：5MHz或10MHz:相对频率偏差：优于5x10-2频率稳定度：优于被校模拟器相应采样时间频率稔定度的3。6.2.11低噪声放大器频率范围：(1-3.6)GHz;附加相位噪声：优丁被校模拟器相应相位噪声10dB.6.2.12矢量信号分析仪频率能围：20Hz3.6GHz;解调分析带宽：120MHz。6.2. 13峰值功率计频率范围：50MHz-3.6GHz;功率测盘范雨：30dBm20dBm;功率测量误差：5%,6.3. 14矢量信号
14、发生器频率范围：10MHz-3.6GHz;幅度范围：60dBm10dBm;调制带宽：40MHz;存储深度：220MSju1.2. 15功率放大器频率范围：1615.68MHzi4.08MHz;增益：20dB-40dB06. 2.16通用计数器（具有外频标输入功能）频率范用：1GHz3GHz;取样时间：1S无间断取样：及大允许误差：0.02Hz注：以上条件为校准中需遵循的一般性要求，根据实际情况也可做合理变化。7校准项目和校准方法7. 1校准项目校准项目见表1.1校准91目表序号校准项目名称1外观及I：作正常性检查2GNSS信号模拟器射频信号拨波频率偏差3功率控制功率莅曲4功率分班力5功率偏差6
15、动态范围速度动态范围7加1速度动态范围8加加速度动态莅用9误差控制伪距分辨力和伪地说兰IO伪能率分辨力和伪耻率误差H内部通道延迟12频谱纯度谐波抑制13非谐波抑制14相位噪声15内部时基相对顺率偏差161S频率便定度17误差失量帕慢18RDSS入咕接收机频率测地19功率测址20栽波抑制测量21相位调制说差测H7.2校准方法所有校准用设备均需按各自技术说明书规定的时间预热。部分参数校准利用模拟器的校准输出口或大信号输出口：如无校准输出口或大信号输出口，则利用模拟器通用射频信号输出口，必要时配合使用低噪声放大器。7.2.1外观及工作正常性检查被校准模拟器不应有影响正常工作及读数的机械损伤，各项标识
16、应清晰完整，输入输出插座应牢靠，按键及旋钮应能正常动作并接触乩好.仪淞通电后状态正常，显示泯能正常显示。达到规定预热时间后各输出端有相应信号输出，各项功能检查正常。有臼检功能的，应能通过自检。7.2.2射频信号载波频率偏差校准连接如图3所示。If1.3模拟器射然信号或波功率校掂a）模拟器开机，选择待测导航系统和频点：b）设置场景为卫星和我体均为静态，仿真单通道单载波信号：c）利用微波频率计（使用外部参考频率源）对射频信号载波频率fm测量并记录：d）根据模拟器输出射频信号载波频率标称值J及式（I）,计算射频信号载波频率偏差Afa作为射频信号载波频率偏差校准值。fc=fit-fo（1）7.2.3功
17、率控制7.2.3.1功率范围校准连接如图4所示。图4模拟睛信号於出功率控制税准a）模拟器开机，选择待测导航系统和频点；b）设置场景为卫星和载体均为静态，仿真单通道单载波信号：C）根据模拟器输出信号功率范围指标，设置信号最大和最小功率，利用功率计或测量接收机进行测量并记录，作为模拟器输出信号功率范围校准值：d）如果信号功率低至功率计或测员接收机无法测量，可通过测量模拟器校准口（或大信号口）和通用射频信号口的最大功率获得两口间衰减值，利用测得的模拟器校准口（或大信号口）的最小功率结合衰减值，得到模拟器输出信号最小功率值.7.2.3.2功率分辨力校准原理框图如图4.a）模拟器开机,选择待测导航系统和
18、频点：b）设置场优为R星和载体均为静态，仿真单通道单数波信号：C）在模拟器功率范围内,设置初始信号功率,利用功率计或测量接收机进行测员并记录，根据模拟器功率分辨力指标增加或减少模拟器佶号功率，利用功率计或测圻接收机进行测量并记录，两次功率测量值相减，差值作为功率分辨力校准值。7.2.3.3功率偏差校准原理框图如图4。a）模拟器开机，选择待测导航系统和频点；b）设置场景初始为卫星和我体均为静态，仿其单通道单载波信号：c）根据模拟器输出信号功率范困指标，在功率范困内，挑选至少5个校准功率点，功率计或测殳接收机依次测量相应功率值Pm并记录：d）根据模拟器输出信号功率标称值1.和式（2）,计算功率偏差
19、.作为功率偏差校准值.P=Pm-Po7.2.4动态范围7.2.4.1速度与加速度动态范围（1）实时频谱仪法校准连接如图5。图5模拟器信号动态范用校准（实时频谱仪）a）模拟器开机选择待测导航系统和频点：b）设置场景，仿真单颗卫星单枚波，收波频率为fo,初始卫星与我体均为静态，规定时间（如1min）后，设置载体径向初始加速度为模拟器加速度范用指标上限，初始速度为0m,使速度达到模拟器速度葩用指标上限，保持匀速一定时间（如1nin）;O启动仿真;d）将实时频谱分析仪中心频点设为载波频率，观察扫频信号，记录扫频范围，并记录从最低端开始到最高端的一次完整扫版的时间ta11;c）基干多普勒频移原理，利用式
20、（3）计舞速度，（一v-v）作为模拟器速度动态范圉校准值；利用式（4）计算加速度，（a+a）作为模拟器加速度动态葩蜴校准值.p三7-式中，c为光速，取值为299792458ms,（2）通用计数器法校准连接如图6。图6模拟器动态范围校准（通用计数器法）a）模拟器开机，选择待测导航系统和频点。b）设置场景,仿真单颗卫星单载波载波频率为f。.初始卫星与载体均为静态.规定时间（如I1.min）后，设置我体径向初始加速度为模拟器加速度范围指标上限初始速度为0m,使速度达到模拟器速度范围指标上限，保持匀速一定时间（如3min）.O启动仿真。d）设置通用计数器取样时间为1s.浏6载体群态时的魏波频率，记为f
21、m.连续记录模拟器载波顺率从tmf11+Zf的变化过程，记为f:（iE,2,3n）.e）速度达到最大值后，连续从f；中取100个测量值计算平均值fi,按多普勒频移原理，利用式（5）计算速度,IR（-v-v）作为模拟器速度动态范围校准值.V三JT式中，Zkfi-finf）从f;中,取速度上升过程中的一段,计算其一阶甘数序列为f,按式（6）计算加速度a.（a+a）作为模拟器加速度动态范用校准值.T豺十7.2.4.2加加速度动态范围（D实时频谱仪法校准原理框图如图5所示.a）模拟器开机，选择待测导航系统和频点：b）设的.场景，仿观尊赖卫星单我波信号，我波频率为f。，初始卫星与载体均为静态，规定时间（
22、如1min）后，我体在径向上开始以模拟器加加速度动态范惺上限值迸行匀加加速度运动，规定时间（如5s）后，载体以匀速运动运行：O同动仿真:d）将实时频谱分析仪中心痂点设为救波频率，观察扫频信号，记录扫频范围并记录从最低端开始到最高端的一次完整扫频的时间1.a;e）墙丁多普勒频移原理，利用式（7）计算加加速度，（一J十J）作为模拟器加加速度动态葩国校准值。（2）通用计数器法校港连接如图6所示。a）模拟器开机,选择待测导航系统和领点；b）设置场景，仿真单颗卫星单载波，我波顺率为f。，初始R星与载体均为静态，规定时间（如1min）后，载体在径向上开始以模拟器加加速度动态范围上限值进行匀加加速度运动，规
23、定时间（如5s）后,载体以匀速运动运行：c）启动仿真:d）测量栽体静态时的载波频率，记为fm,连续记录模拟载波频率从fm-fm+C的变化过程，记为fMi=1.,2.3n）;e）从f：中，取速度上升过程中的一段，计算其二阶字数序列为.按式（8）计算加加速度J,（-J-十J）作为模拟器加加速度动态范围校准值。7. 2.5误差控制8. 2.5.1伪距分辨力和伪距误差校准连接如图7所示。图7模拟器信号误差控制校潴a）将模拟器开机，选择待测导航系统和频点;b）设置场景，卫星和载体均为髀态，径向距离为0rn,仿真单通道单载波信号；C）启动仿真：U）实时采集高速数字示波器上IPPS信号与射频载波信号过零点的
24、时间差T1,并记录：e）根据模拟器伪距分辨力指标增加或减少模拟器径向距离，实时采集高速数字示波器上IPPS信号与射频载波信号相位翻转点的时间差AT2.并记录：f）利用式（9）计算伪距变化值，作为伪距分辨力校准值：p=（T2T1.）xc（9）g）设置被测模拟器场景径向距离为N（例如100rn）,在伪距范围内，挑选至少5个校准点，实时采集高速数字示波糕上IPPS信号与射频载波信号相位翻转点的时间差并记录：h）利用式（10）计算伪距误差校准值。p=（T,-T1）Xc-N（10）7.2.5.2伪距率分辨力和伪距率误差（1）数字示波器法校准原理框图如图7所示。a）将模拟器开机，选择待测导航系统和频点。b
25、）设置场景，卫星和载体均为静态，径向距离为0m,仿真第通道单载波信号。c）启动仿真。d）实时采集高速数字示波器上IPPS信号与射频载波信号过零点的时间差,并记录。O将径向速度改变为pi.规定时间（例如IOS）后,将径向速度诙复为Om力。f）实时采集高速数字示波器上IPPS信号与射频载波信号相位翻转点的时间若T2.并记录。g）根据模拟器伪距率分辨力指标改变径向速度为P2,规定时间（例如10s）后，径向速度恢匏为0msoh）实时采集高速数字示波器上IPPS信号与射频载波信号相位翻转点的时间差T3,并记录。i）利用式（11）计算伪距率变化值，作为伪距率分辨力校准值。=(T3T2)c1.2(T2T1)
26、c(1(IDj）恢笈径向距离为O叫在速度他圉内，挑选至少5个校准点，设置被测模拟器场景径向速度为P3（例如100n）,规定时间Ah（例如10S）后，将径向速度恢复为Om/s;实时采集高速数字示波器上IPPS信号与射频我波信号相位翻转点的时间差工,.并记录。k）利用式（12）计算伪距率误差校准值。p=（T4*Tj）c1.p3（12）（2）通用计数器法校准连接如图8所示.a）将模拟器开机，选择待测导航系统和频点；b）设置场景，仿真小颗卫星，载体径向初始速度为On”S.仿真用通道单或波信号；c）启动仿真：d）设置通用计数瓶取样时间t为1S,测量模拟战输出射娠信号载波频率f。；e）根据模拟器伪距率分辨
27、力指标改变径向速度所设置通用计数器取样时间t为1s,测量模拟涔输出射版信号载波频率f,;f）利用式（13）计算伪距率变化值口功率控制功率范围功率分疥力功率偏差口动态范的速度动态范用加速或动态范围加加述切犯D口误差控制伪距分辨力和伪距误差伪距率分辨力和伪距率误差内部通道延迟版谱纯度谐波抑制非谐波抑制相位噪声口内部时基相对频率偏差1S频率稳定度口误差矢吊幅度人RDSS入站接收机频率测盘误差功率测琏误差我波抑制测收误差相位调制误差itt用误差外观及工作正常性检管A.1.外JR及工作正管性检t检查项目记录是否有影响工作和读数的机械损伤各项标识是否清晰完整输入输出轴座是否牢他按键及旋钮是否正常动作并接触
28、良好仪器通电后状态是否正常显示器是否能正常显示达到规定预热时间后各输出端是否有相应信号输出有自检功能的,是否能通过自检有北斗RDSS测武功能的，RDSS双向收发功能正式功能A.2射频信号筑波频率偏差,2*三.号标称值测量值偏差值扩展不确定度(k=2)频点1频点2频点3A3功率控制A.3功率范B1.校)tt记录我最大值最小值扩展不确定度(k=2)频点1频点2频点3*A.4功率分瓣力HFSM理论值测批值差值分辨力扩展不确定度(k-2)频点I频点2频点3asa校准ar记H理论值测量功率差值准确性扩展不确定度(k2)频点1频点2频点3A.4动态范围.4.1.速度和加速度动态范围aA.6速度和加速度动态
29、范围蚣3果频点/GHz扫顼范围/kHz扫领时间/s速度范围/加s)加速改范围/(msD速度动态范围：扩展不确定度(k=2):加速度动态值由：扩展不确定度(k=2):.4.2加加速度动态范国A.7加加建度劫杰范及m频点/GHz扫频范用/kHz扫频时间/s加加速度范围/(m/s，)加加速度动态范用：扩展不确定度(k=2):A.5误差控制A.5.I伪距分辨力*a.8伪距制(力和um果MHBjHE次数TpsT2psTpsop/pss123伪矩分辨力r扩展不确定度(k=2):伪即误差：扩展不确定度=2);A.5.2伪距率分辨力*A.9的JE率分解力加f1.一结果的忸HE次数TpsTpsTspst/psO
30、p/psAjs123伪即率分辨力：扩展不确定度(k=2):伪距率误差：扩展不踊定度(k2)：A.5.3内部通遒比迟.o内Mi三KiK内部通道延迟量/ns扩展不确定度(k=2)A.6翔谱纯度A.6.I谐波抑制*.W校准TBM次数测地值谐波抑制dB频点】频点2频点312345谐波扩展不确定度(k=2).6.2非谐波抑制*A.12非谐成功率的2iSM次数测量值非谐波抑制dB频点1频点2频点3123V12()次数测量值非谐波抑制dB频点1频点2频点345杂波功率扩展不确定度(k=2)A.6.3相位噪声*A-i3XiKA相校准次数相位噪声/(dBcHZ)100HZ1W1.z10kHz100kHzI234
31、5相位噪声扩展不确定度(k=2)A.7内部时地A.7.I相前预率儡差*A.14相丽率三参考版率值模拟器领率值相对频率偏差相对颇率偏差：扩展不确定度(k=2):A.7.21.S频率榜定度*A15鼻率嵬度取样间隔频率稔定度扩展不确定度(k=2)1sA.8误差矢量幅度A.16叫蛛MftEVM%123扩展不确定度(k=2)频点1频点2频点3A.9RDSS入站接收机测收A.9.I频率测成*A.17餐享“标准值频率测量偏差扩展不确定度(k-2)A.9.2功率测盘A.18功率IM标准值功率测破偏差扩展不确定度(k=2)A.9.3我波抑制测址*A.19簸波押涌量标准值载波抑制测量偏差扩展不确定度(k=2).9.4相位询制误差测量*a.20标准值相位调制误差测量值扩展不确定度(k-2)校准证书（内页）格式8.1 外观及工作正常性检查是否通过：B.2射频信号载波频率偏差fe=扩展不幽定度：U=(k=2)B.3信号功率B.3.I功率范围(PminPmax)=扩展不确定度：U=(k=2)B.3.2信号功率分
