北斗卫星授时终端测试方法

北斗卫星授时终端测试方法

国家标准 GB/T37943一2019 北斗卫星授时终端测试方法 TestmethodsforBDStimingterminal 2019-08-30发布 2019-12-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/T37943一2019 次 目 前言 引言 范围 规范性引用文件 术语和定义 缩略语 5 概述 5.1坐标系统 5.2时间系统 授时终端分类 测试条件 7.1测试方式 7.2测试环境 7.3测试设备 测试方法 8 -般要求测试 8.1 8.2功能测试 8.3性能测试 8.4接口测试 8.5环境适应性测试 12 8.6电磁兼容测试 13 8.7可靠性测试 13 参考文献 14
GB/37943一2019 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 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 本标准由工业和信息化部提出并归口 本标准起草单位:电子科技集团公司第五十四研究所、电子技术标准化研究院、广州比逊 电子科技有限公司、郑州威科姆科技股份有限公司、成都国星通信有限公司、移动通信集团设计院 有限公司、北京卫星导航中心,北京北斗星通导航技术股份有限公司、北京和协航电科技有限公司、深圳 市远东华强导航定位有限公司 本标准主要起草人:杜辉、陈倩,梁冰、杨玉清、孙新宇、高惠、高鹏、杜雪涛、陈向东、曹雪勇、李!
GB/T37943一2019 引 言 本标准为北斗卫星授时及应用系列标准之一 主要对北斗卫星授时终端的通用测试方法进行了 规定
GB/37943一2019 北斗卫星授时终端测试方法 范围 本标准规定了北斗卫星授时终端(以下简称授时终端)的分类、测试条件和测试方法 本标准适用于使用北斗卫星导航系统的授时终端的设计、生产及检验 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验A:;低温 GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B;高温 GB/T2423.3环境试验第2部分:;试验方法试验Cab;恒定湿热试验 GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fe:振动(正弦) 2123.38一2008电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验R:水试验方法和导则 GB T 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 T GB 17626.2一2018 17626.3一2016 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 GB GB/T17626.42018 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T17626.52008 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验 GB/T17626.62017 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB/T19391-2003 全球定位系统(GPs)术语及定义 GB/T37937一2019北斗卫星授时终端技术要求 术语和定义 GB/T37937一2019和GB/T19391一2003界定的以及下列术语和定义适用于本文件 为了便于 使用,以下重复列出了GB/T37937一2019和GB/T193912003中的某些术语和定义 3.1 授时精度timingaceuracy 授时准确度 输出时间与标准时间的偏差程度 [GB/T379372019,定义3.1] 3.2 频率准确度rrequeneyaccuraey 输出实际频率值与其标称值的相对偏差程度 [GB/T37937一2019,定义3.2幻 频率稳定度frueneystabhility 取样时间内平均频率的随机起伏程度 注改写GB/T12498一2012,定义 3.4
GB/T37943一2019 3.4 终端接收时延reeeivetimedelayofterminal 从授时终端的天线相位中心接收导航卫星信号到输出时标信号所产生的时延 [GB/T379372019,定义3.4] 3.5 reeeiveandtransmittimedelayofterminal 终端收发时 从授时终端的接收天线相位中心接收北斗卫星信号到从发射天线相位中心发出人站信号所产生的 时延 [GB/T37937一2019,定义3.5] 3.6 捕获aqusitm 授时终端对接收到的卫星信号完成码同步和载波同步的处理过程 [GB/T19391一2003,定义2.30 缩略语 下列缩略语适用于本文件 BDs;北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelitesystem) cCGCS2000;2000大地坐标系(ChinaGeodetieCoordinateSystem2000) EIRP等效全向性辐射功率(EfectiveIsotropieRadiatedPower) RDsS;卫星无线电测定业务(RadioDeterminationSatelliteServiee) ationSatelliteService RNss:卫星无线电导航业务(RadioNavigat UTcC;协调世界时(UniversalTimeCoordinated) wGS84:1984世界大地坐标系(worldGeodetieSystem84 PPs,秒脉冲(1PulsePerSecond 5 概述 5.1坐标系统 应采用CGCS2000或wGS84,宜采用cGCS2000. 5.2时间系统 授时终端输出的时间应为UTrC 授时终端分类 授时终端分为单向授时终端和双向授时终端两类 具体类型见表1 表1授时终端分类 类型 扩展功能 基本功能 单向授时 定位; -时标信号,时间信息输出; 守时 单向授时终端 工作状态监测 自主完好性监测 参数设置功能 频率信号输出
GB/37943一2019 表1(续 类型 基本功能 扩展功能 -双向授时; -定位; 时标信号,时间信息输出; -短报文通信 双向授时终端 工作状态监测; -守时; -用户授权与安全管理; 自主完好性监测 参数设置功能 -频率信号输出 测试条件 7.1测试方式 测试方式分两类 a 方式1;基于真实卫星信号测试,可进行GB/37937一2019规定的功能要求中除用户授权与 抑制(8.2.6)和完好性监测(8.2.11)以外项目的测试,以及GB/T37937一2019规定的性能要求 中除接收信号灵敏度(8.3.6,接收信号功率变化范围(8.3.7),卫星信号重捕时间(8.3.8,发射 信号IRP值(8.3.9、发射信号带外辐射(8.3.10)和终端收发时延(8.3.12)以外项目的测试; D)方式2;基于卫星信号模拟器测试,可进行全部项目的测试 仲裁时应采用方式2 7.2测试环境 7.2.1 气候环境 除另有特殊规定外,所有测试都应在测试用标准大气条件下进行 温度:15C35C a b)相对湿度;25%75%; 大气压力:86kPa106kPa c 7.2.2测试场地 采用7.la)方式1时,测试场地应无强电磁干扰源,如通信基站、雷达等,并空旷无遮挡 采用7.lb)方式2时,应在微波暗室或微波暗箱中进行 7.3测试设备 测试设备应经过计量检定合格,并在有效期内 主要测试设备及要求见表2. 表2主要测试设备及要求 序号 设备名称 设备要求 具备射频无线出站信号发射、无线人站信号接收处理、串口通信功能和输出本地 RDss信号模拟器 1PPps功能 RNSS信号模拟器 具备射频无线信号发射、串口通信功能和输出本地1PPS功能
GB/T37943一2019 表2(续 序号 设备名称 设备要求 具有基于UTC秒脉神和时间信息输出,时间精度应比被测授时终授时精度高 标准时间源 个数量级 具有标准频率信号输出,频率准确度应比被测授时终高一个数量级，频率稳定 标准频率源 度应优于被测授时终端输出频率稳定度的1/3 时间间隔计数器 可同时接不少于两路输人信号,分辨率优于1ns 频率计数器 具备外频标输人功能,频率分辨率优于10位/s 示波器 带宽不小于500MHz,具备存储功能,可同时接不少于两路输人信号 频谱仪 带宽不小于3GHz 计算机 含测试用软件 10 绝缘电阻测试仪 测试电压;DC500V,量程不小于100MQ 1 绝缘强度测试仪 测试电压:AC/DXC不低于1500V,漏电流量程:0mA100mA 8 测试方法 般要求测试 8.1 8.1.1尺寸和重量 采用量具和衡器进行测量 8.1.2标志 采用目测法进行检查 8.1.3外观 采用目测法进行检查 8.2功能测试 单向授时 8.2.1 按图1所示连接测试设备,依据产品说明书设置授时终端为单向授时模式,分别在示波器及计算机 上观察是否有时标信号和时间信息输出,并检查输出的时间信息是否正确 无线信号 时间信息 时间信息及 天线单元 计算机 标准时间源 其他信息交互 主机 单元 时标信号 示波器 授时终端 图 授时测试原理框图
GB/37943一2019 8.2.2双向授时 按图1所示连接测试设备,依据产品说明书设置授时终端为双向授时模式,分别在示波器及计算机 上观察是否有时标信号和时间信息输出,并检查输出的时间信息是否正确 8.2.3时标信号输出 按图1所示连接测试设备,在示波器上观察是否有时标信号输出 8.2.4时间信息输出 按图1所示连接测试设备,在计算机上观察是否有时间信息输出 8.2.5工作状态监测 按图1所示连接测试设备,更改授时终端的工作状态(天线连接、输人输出接口连接、卫星跟踪锁定 及授时/守时等),依据产品说明书观察授时终端的工作状态指示 8.2.6用户授权与抑制 本项测试仅适用双向授时终端 按图2所示连接测试设备,测试方法如下 用户授权:依据产品说明书读取授时终端的用户卡信息,在计算机上观察能否正确获取用户卡 a 信息 抑制;通过信号模拟器向授时终端分别发送抑制和抑制解除指令,在计算机上观察授时终端 b 是否进人相应的抑制和抑制解除状态 微波暗室/暗箱 控制信息及 信号模拟器 其他信息交互 无线信号 计算机 天线单元 Hn他A 主机单元 其他信息交互 授时终| 图2用户授权与抑制测试原理框图 8.2.7参数设置 8.2.7.1 天线坐标 依据产品说明书分别采用输人位置坐标方式或授时终端自主定位方式,进行天线相位中心坐标设 置和保存功能验证 8.2.7.2终端时延 依据产品说明书进行终端时延(包括终端接收时延和终端收发时延)设置和保存功能验证
GB/T37943一2019 8.2.8定位 按图1所示连接测试设备,依据产品说明书设置授时终端为定位输出状态,观察是否有定位结果 输出 8.2.9短报文通信 短报文通信功能按7.1中a)和b)两种测试方式测试时,测试方法有所不同 按7.1la)方式1测试时:按图3所示连接测试设备,依据授权发射频度由被测授时终端和参考授时 终端之间互发短报文,观察对应授时终端是否有正确的短报文输出 无线信号 天线单元 天线单元 主机 单元 参考投时终端 被测授时终端 时间信息及 时间信息及 其他信息交互 其他信息交互 计算机 图3短报文通信测试原理框图 按7.1b)方式2测试时;按图2所示连接测试设备,依据授权发射频度控制授时终端向自身发送短 报文通信,观察授时终端是否有正确的短报文输出 8.2.10守时 按图4所示连接测试设备,待授时终端进人正常授时状态后,使授时终端停止接收卫星信号 10 nmin,观察授时终端停止接收卫星信号前后输出时间的连续性 时间信息 标准时间源 时标信号 无线信号 开门 测量结果 时" 计算机 计数器 时标信号 关厅 天线单元 时间及交互信息 主机单元 授时终端 图4守时/授时测试原理框图
GB/37943一2019 8.2.11完好性监测 按图2所示连接测试设备,设置信号模拟器模拟卫星状态(包括卫星信号和导航电文信息)异常,在 计算机上观察授时终端是否能正确检测并提示 8.2.12频率信号输出 按图5所示连接测试设备,在示波器/频率计数器上观察是否有频率信号输出 无线信号 时间信息及 天线单元 计算机 他信息交互 耕 频率信号 示波器/ 频率计数器 授时终燃 图5频率信号输出测试原理框图 8.3性能测试 8.3.1单向授时精度 单向授时精度的测量应在授时终端进人稳定工作状态后进行 进人稳定工作状态的时间由产品标 准规定 按图4所示连接测试设备,依据产品说明书设置授时终端为单向授时模式,用时间间隔计数器测量 两时标信号的时间间隔,测试24h,记录并比对授时终端和标准时间源输出的时间信息,若出现错误 则判定该项测试无效;若无错误,则按式(1)计算授时精度 -、习- 式中 测量结果的标准差; 测量结果中数据的数目 N 测量结果中的第i个数据 A 8.3.2双向授时精度 此项测试仅适用双向授时终端 按图4所示连接测试设备,依据产品说明书设置授时终端为双向授时状态,用时间间隔计数器测量 两时标信号的时间间隔,待授时终端进人稳定工作状态后,测试24h,记录并比对授时终端和标准时间 源输出的时间信息,若出现错误,则判定该项测试无效;若无错误,则按式(1)计算授时精度 8.3.3守时精度 按图4所示连接测试设备,待授时终端进人稳定工作状态后,中断卫星信号接收24h,在这24h
GB/T37943一2019 内,用时间间隔计数器测量两时标信号的时间间隔,记录并比对授时终端和标准时间源输出的时间信 息,若出现错误,则判定该项测试无效;若无错误,则对24h内时间间隔测量值取绝对值并按照从大到 小的顺序排序,最大值即为24h的守时精度 8.3.4频率准确度 按图6所示连接测试设备,将标准频率源输出的频率信号(F )和授时终端输出的频率信号(Fx)分 别通过分频钟1,2分频为两路秒脉冲 待授时终端进人稳定工作状态后,用时间间隔计数器测量两秒 脉冲的时间间隔(T,),相隔时间丁后再测量一次,测得两秒脉冲的时间间隔(T.),按式(2)计算T 与 T之间的时差AT,按式(3)计算频率准确度(R,. 标准频率源 频率信号(Fo 分频钟 秒脉冲 开门 测量结果 时间间隔 计算机 计数器 无线信号 秒脉冲 (关门 分频钟2 频率位号 天线单元 主机单元 时间及交互信息 授时终端 图6频率准确度测试原理框图 ..(2 AT=|T一T 式中 时差,单位为秒(s); T T 前一次渊量的时间问隔,单位为秒() T 后一次测量的时间间隔,单位为秒(s). AT R=" 式中 频率准确度 R 时差,单位为秒(s); T -取样时间,单位为秒(s). 8.3.5频率稳定度 按图7所示连接测试设备,将授时终端的输出频率信号(Fx)和标准频率源的输出频率信号(F )分 别连接到频差倍增器的输人端.F 和F、的频率差()经倍增M倍后,用时间间隔计数器测量频差 倍增器输出频率值(fy) 待授时终端进人稳定工作状态后,按照GB/T37937一2019中9.1.5规定的 取样时间()采集N个取样频率数据(f.),按式(4)计算频率的稳定度
GB/37943一2019 频率参考 标准频率源 频率信号(Fo 频率信号( 测量结果 无线信号 频差倍增器 频率计数器 计算机 万-MAy 频率信号( 天线单元 主机单元 时间及交互信息 授时终端 图7频率稳定度测试原理框图 一f," " T M\ 2N 式中: 取样时间为丁的频率稳定度; d(r M -频差的倍增数， 参考信号频率值 f N 样本中数据的数目， 一般不少于30个; -样本中的第，个频率数据 f 8.3.6接收信号灵敏度 按图2所示连接测试设备,将授时终端的天线架设在微波暗室/暗箱的转台上,调整到达天线口面 的信号功率(RDSS授时终端为-157.6dBw,RNSS授时终端为-163dBw),分别设置天线方位角为 0",90"、180",270",仰角为30",90"进行测试,比对授时终端解析输出的电文与信号模拟器的原始电文， 计算误码率 8.3.7接收信号功率变化范围 按图2所示连接测试设备,将授时终端的天线架设在微波暗室/暗箱的转台上,调整到达天线口面 的信号功率(RDSS授时终端在一157.6dBw-142.6dBw变化,RNSS授时终端在-163dBw -143dBw变化),分别设置天线方位角为0"、90°、180°,270',仰角为30'90°时进行测试,比对授时终 端解析输出的电文与信号模拟器的原始电文,计算误码率 8.3.8 卫星信号重捕时间 按图2所示连接测试设备,将授时终端的天线架设在微波暗室/暗箱的转台上,调整到达天线口面 的信号功率(RDSS授时终端为-157.6dBw,RNSs授时终端为-163dBw),在授时终端正常工作时 中断卫星信号,l0s后恢复卫星信号并启动计时,在收到授时终端完成捕获信号时终止计时,该时间即 为卫星信号重捕时间 8.3.9发射信号EIRP值 本项测试仅适用双向授时终端
GB/T37943一2019 按图8所示连接测试设备,将授时终端的天线架设在微波暗室/暗箱的转台上 调整到达天线口面 的信号功率为-154.6dBW 分别设置天线方位角为0',90"、180",270",仰角为30",90"进行测试,控制 授时终端进行定位申请,用频谱仪观测授时终端发射信号功率,计算EIRP值 微波暗室/暗箱 控制信息及 大功率衰减器 标准增益天线 信号模拟器 i其他信息交互 无线入站 无线出站 借号 计算机 天线单元 频谱仪 时间信息及 主机单元 他信息交互 授时终潮 图8发射信号EIRP值测试原理框图 8.3.10发射信号带外辐射 本项测试仅适用双向授时终端 按图8所示连接,控制授时终端进行定位申请,用频谱仪观测授时终端的发射信号频谐,依据 GB/T37937一2019中9.3.2规定的带宽读取对应的信号功率,计算带外辐射 8.3.11定位精度 按图9所示连接,采用7.la)方式1时将授时终端的天线放置在已知坐标点上,采用7.1b)方式2时 将授时终端的天线架设在微波暗室/暗箱的转台上 正常输出定位结果后,记录"次(n>100)的实时 定位结果,计算定位结果相对于基准点坐标的高程偏差公.)和水平偏差(),将这两个偏差值的绝对 值分别按照从大到小的顺序排列,按5%的比例去掉排列中数值最大的数据,剩余数据的最大值即为高 程和水平定位精度 高程和水平定位偏差分别按式(5)和式6)进行计算 无线信号 天线单元 时间信息及 主机单元 计算机 其他信息交互 授时终燃 图9定位精度测试连接框图 A=|h，一h， 式中 高程定位偏差,单位为米(m); An h -高程定位结果,单位为米(m); h8 基准点高程,单位为米(m) ，=(.r 一.r;)”十y 一y 式中: 水平定位偏差,单位为米(m) A 基准点水平坐标,单位为米(m) .ry0 10
GB/37943一2019 水平定位结果,单位为米(m) Ziy 8.3.12 终端收发时延 本项测试仅适用双向授时终端 按图2所示连接,将授时终端的天线架设在微波暗室/暗箱的转台上 调整到达天线口面的信号功 率为-157.6dBw 控制授时终端进行自动定位申请,测量从模拟信号源发射信号到收到对应帧人站 信号的时间间隔.该时间间隔与测试时延(包括空间链路的时延和模拟信号源的收发设备时延)之差即 为终端收发时延,测试100次,记录测试结果中最小值和最大值 8.3.13绝缘电阻 用绝缘电阻测试仪测量授时终端电源输人端与机壳之间的电阻值 8.3.14耐电压 进行耐电压测试前应先测试绝缘电阻.绝缘电阻大于1Mn时才能进行本项测试 使用绝缘强度测试仪控制在10、时间内将授时终端电源输人端与机壳之间的试验电压从零升至 规定电压值,到达规定电压值后维持1nmin,在这期间测试漏电流值 8.3.15保护 给授时终端输人工作电压上限并逐步上升输人电压,观察是否进人过压保护状态 重启过压保护 措施后,输人工作电压,观察授时终端是否正常工作 8.3.16功耗 给授时终端供电,渊量输人的电压值和电流值,计算功耗 8.3.17电源 将输人电压分别置于工作电压的上限和下限,并在这两个数值上各自至少保持15min后,观察授 时终端是否正常工作 8.4接口测试 按照接口的相关技术标准进行测试 按图10所示连接,待授时终端进人稳定工作状态后在示波器上观测脉冲信号的电平,脉冲宽度、 上升时间、极性、阻抗、前沿抖动以及时间信息与脉冲信号的同步关系 无线信号 时间信息及 天线单元 计算机 其他信息交互 时间信息 示波器 脉冲信号 授时终端 图 0接口测试原理框图 11
GB/T37943一2019 8.5环境适应性测试 8.5.1检测项目 环境试验中的初始检测、中间检测和最后检测项目见表3 表3环境适应性检测项目 序号 检测项目 测试方法章条号 说明 测试时间为1h 单向授时精度 8.3.l 适用单向授时终端 测试时间为lh 双向授时精度 8.3.2 适用双向授时终端 8.3.6 接收信号灵敏度 外观 8.1.3 接口 8.4 单向授时功能 8.2.l 适用单向授时终端 双向授时功能 8.2.2 适用双向授时终端 8.5.2高温工作 高温工作试验方法按GB/T2423.2规定的方法进行测试 其中温度稳定时间为2h,恢复时间为 2h,中间检测项目按表3中序号1、序号2进行,初始检测和最后检测项目按表3中各项目进行 8.5.3低温工作 低温工作试验方法按GB/T2423.1规定的方法进行测试 其中温度稳定时间为2h,恢复时间为 2h,中间检测项目按表3中序号1、序号2进行,初始检测和最后检测项目按表3中各项目进行 8.5.4高温贮存 高温贮存试验方法按GB/T2423.2规定的方法进行测试 其中温度稳定时间为2h,恢复时间为 2h,试验时间为16h,初始检测和最后检测项目按表3中各项目进行 8.5.5低温贮存 低温贮存试验方法按GB/T2423.1规定的方法进行测试 其中温度稳定时间为2h,恢复时间为 2h,试验时间为16h,初始检测和最后检测项目按表3中各项目进行 8.5.6湿热 湿热试验方法按GB/T2423.3规定的方法进行测试 试验持续时间48h,初始检测和最后检测项 目按表3中各项目进行 8.5.7振动 振动试验方法按GB/T2423.10规定的方法进行测试 初始检测和最后检测项目按表3中各项目 进行 12
GB/37943一2019 8.5.8淋雨 本项实验仅适用于放置于室外的单元 淋雨试验方法按GB/T2423.38一2008中5.2规定的方法进行测试 受试样品的初始检测和最后 检测项目按表3中各项目进行 8.6电磁兼容测试 8.6.1静电放电抗扰度 按GB/T17626,2一2018第8章中规定的方法进行测试,其中,选取级别为1的试验等级 单向授 时终端按8.2.1进行功能测试,双向授时终端按8.2.2进行功能测试 8.6.2 电磁场辐射抗扰度 按GB/T17628.3一2016第8章中规定的方法进行测试,其中,选取级别为1的试验等级 单向授 时终端按8.2.1进行功能测试,双向授时终端按8.2.2进行功能测试 电快速瞬变脉冲群抗扰度 8.6.3 按GB/T17626.4-2018第8章中规定的方法进行测试,其中,选取级别为1的试验等级 单向授 时终端按8.2.1进行功能测试,双向授时终端按8.2.2进行功能测试 8.6.4浪涌冲击)抗扰度 按GB/T17626.52016第8章中规定的方法进行测试,其中,选取级别为1的试验等级 单向授 时终端按8.2.1进行功能测试,双向授时终端按8.2.2进行功能测试 8.6.5射频场感应的传导骚扰抗扰度 按GB/T17626.6一2017第8章中规定的方法进行测试,其中,选取级别为1的试验等级 单向授 时终端按8.2.1进行功能测试,双向授时终端按8.2.2进行功能测试 8.7可靠性测试 按产品标准规定进行 13
GB/T37943一2019 参 考文献 [[1]GB/T12498一2012伽原子频率标准通用规范 [[2]GB/T15151一2012频率计数器通用规范 [3]GB/T29842一2013卫星导航定位系统的时间系统 14