導(dǎo)航型衛(wèi)星接收機校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1942—20211導(dǎo)航型衛(wèi)星接收機校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于導(dǎo)航型的衛(wèi)星接收機的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:GB/T18314—2009全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范JJF1118—2004全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(測地型和導(dǎo)航型)校準(zhǔn)規(guī)范JJF1403—2013全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(時間測量性)校準(zhǔn)規(guī)范GB/T19391—2003全球定位系統(tǒng)(GPS)術(shù)語及定義GJB5407—2005導(dǎo)航定位接收機通用規(guī)范GJB6564—2008全球定位(GPS)接收機檢定規(guī)程凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語3.1數(shù)據(jù)更新率dataupdaterate衛(wèi)星接收機正常工作時,定位、速度等信息輸出的頻度。注:導(dǎo)航型衛(wèi)星接收機的數(shù)據(jù)更新率大于1Hz。3.2靜態(tài)定位誤差staticpositioningerror衛(wèi)星接收機相對于一個已知標(biāo)準(zhǔn)點之差,一般分為水平定位誤差和高程定位誤差,其結(jié)果分別以水平定位均方根誤差和高程定位均方根誤差表示。3.3動態(tài)定位誤差dynamicpositioningerror衛(wèi)星接收機在運動的條件下,每個時刻接收機解算的位置與標(biāo)準(zhǔn)位置之差。一般分為動態(tài)水平定位誤差和動態(tài)高程定位誤差,其結(jié)果分別以動態(tài)水平定位均方根誤差和動態(tài)高程定位均方根誤差表示。3.4速度誤差velocityerror衛(wèi)星接收機依據(jù)多普勒頻移法得到的速度與標(biāo)準(zhǔn)速度之差,其結(jié)果以速度均方根誤差表示。3.5加速度誤差accelerationerror衛(wèi)星接收機依據(jù)所測得的速度進行一次微分得到的加速度與標(biāo)準(zhǔn)加速度之差,其結(jié)果以加速度均方根誤差表示。4概述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶部分組成。衛(wèi)星接收機(簡稱接收J(rèn)JF1942—20212機)是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的用戶終端,導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航、定位、授時等都是通過終端實現(xiàn)的。圖1為一個典型接收機硬件模組原理框圖,主要由天線、射頻集成電路、數(shù)字信號支持。圖1典型衛(wèi)星導(dǎo)航接收機硬件模組原理圖5計量特性接收機的主要計量特性見表1。表1接收機計量特性序號項目名稱技術(shù)指標(biāo)1定位誤差靜態(tài):水平:1.5m,高程:3m動態(tài):水平:2m,高程:5m2速度誤差2m/s3加速度誤差2m/s2注:1上述指標(biāo)不做合格與否判定,僅供參考。2上述指標(biāo)以某型接收機為例,其他類推。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1實驗室環(huán)境環(huán)境溫度:(20±5)℃。相對濕度:不大于90%。供電電源:電壓(220±10)V,頻率(50±1)Hz。無影響儀器正常工作的電磁干擾和機械振動。6.1.2外場環(huán)境環(huán)境溫度:(-20~+50)℃。JJF1942—20213相對濕度:不大于90%。供電電源:電壓(220±10)V,頻率(50±1)Hz。過15°。遠離大功率無線電發(fā)射源,其距離不小于200m,遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道,其距離不得小于50m。附近不應(yīng)有強烈反射衛(wèi)星信號的物件(如大型建筑物等)。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6.2.1大地標(biāo)準(zhǔn)點通過GPS組網(wǎng)測量得到的已知大地坐標(biāo)的點位,其中GPS網(wǎng)的布設(shè)、選點、埋石、測量儀器、觀測作業(yè)數(shù)據(jù)處理等符合GB/T18314—2001的規(guī)定。6.2.2衛(wèi)星信號模擬器多星座衛(wèi)星信號模擬器(簡稱衛(wèi)星模擬器)可提供衛(wèi)星導(dǎo)航信號,每頻點12顆衛(wèi)星信號,支持任意頻點組合的信號仿真輸出,提供高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)1PPS脈沖信號和10MHz時鐘信號輸出。主要技術(shù)指標(biāo):偽距相位控制誤差:0.05m;偽距變化率誤差:0.005m/s;通道間一致性:0.3ns;速度:(0~16000)m/s;加速度:(0~900)m/s2。6.2.3圓周測量系統(tǒng)圓周測量系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)臂裝置、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成。在控制系統(tǒng)作用下,轉(zhuǎn)臂以一定的角速度繞垂直軸旋轉(zhuǎn),帶動安裝在轉(zhuǎn)臂前端的接收機及天線作圓周運動。測量系統(tǒng)使用高精度光柵測量出不同時刻轉(zhuǎn)臂的軸角位置,同步采集接收機和光柵的輸出結(jié)果,已知轉(zhuǎn)臂長度和軸角位置,即可得到接收機每一采集時刻標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)值。主要技術(shù)指標(biāo):轉(zhuǎn)臂長度:大于1m;光柵測角誤差:±2″;采集卡:采樣率40kHz。6.2.4滑軌測量系統(tǒng)滑軌測量系統(tǒng)主要包括滑軌、橇體、霍爾傳感器測量系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)和時統(tǒng)系統(tǒng)?；壢L6km,沿火箭橇滑軌每10m固定安裝一套雙冗度霍爾開關(guān)傳感器與轉(zhuǎn)換電路,全程共裝有600套。a)霍爾傳感器測量系統(tǒng)滑軌上對橇體運動的測量采用無接觸式的霍爾效應(yīng)傳感器測試。橇體上的永磁鋼經(jīng)過霍爾開關(guān)傳感器,傳感器輸出電脈沖信號,通過固定鋪設(shè)的電纜信號線傳輸,送至室JJF1942—20214內(nèi)信號數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理,并完成對信號的采集、記錄。每個霍爾傳感器的安裝位置側(cè)有與其相對應(yīng)的大地坐標(biāo)值,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2霍爾測速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖對霍爾信號的采集則采用一臺高速數(shù)據(jù)采集記錄器,其采樣率為(10~100)kHz。數(shù)據(jù)記錄引入了標(biāo)準(zhǔn)的時統(tǒng)系統(tǒng),統(tǒng)一下發(fā)IRIG-B時碼信號,采集的每一幀數(shù)據(jù)均同時記錄經(jīng)解碼的時間信息,保證了霍爾測量系統(tǒng)的時標(biāo)與遙測系統(tǒng)一致。b)遙測系統(tǒng)在滑軌的橇體上,安裝被校接收機,將接收機的輸出信號通過數(shù)據(jù)采編/存儲器對信號進行數(shù)據(jù)采集、編碼生成數(shù)據(jù)流,再傳給發(fā)射機發(fā)射出去。在信號發(fā)射的同時,還可由數(shù)據(jù)采編/存儲器中容量為1GB的數(shù)據(jù)存儲卡將數(shù)據(jù)進行同步記錄保存。數(shù)據(jù)存儲與遙測系統(tǒng)示意圖如圖3所示。JJF1942—20215圖3遙測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖c)時統(tǒng)系統(tǒng)在軌道上設(shè)有一可切割導(dǎo)線,當(dāng)火箭橇運動過該導(dǎo)線時,橇體切斷導(dǎo)線,并同時產(chǎn)生一脈沖信號送給時統(tǒng)系統(tǒng),時統(tǒng)系統(tǒng)下發(fā)IRIG-B時碼信號,分別送給霍爾傳感器信號采集系統(tǒng)和遙測系統(tǒng)的地面采集系統(tǒng)。主要技術(shù)指標(biāo):霍爾傳感器位置誤差:±0.1mm;時統(tǒng)誤差:±0.1μs。7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目導(dǎo)航型衛(wèi)星接收機應(yīng)校準(zhǔn)的項目如表2所示。表2校準(zhǔn)項目表序號校準(zhǔn)項目1靜態(tài)定位誤差2動態(tài)定位誤差3速度誤差4加速度誤差7.2校準(zhǔn)方法7.2.1靜態(tài)定位誤差7.2.1.1大地標(biāo)準(zhǔn)點法a)將接收機天線利用安裝芯軸置于大地標(biāo)準(zhǔn)點的中心上,連接接收機與采集設(shè)備,并用饋線連接接收機與天線,利用隨機軟件記錄接收機每一時刻輸出的經(jīng)度、緯度和高程等信息。b)待系統(tǒng)工作正常后,每20min為一組,共記錄i組數(shù)據(jù),i一般不小于3。c)將每組第j個采樣時刻記錄得到經(jīng)度、緯度和高程信息轉(zhuǎn)換成與標(biāo)準(zhǔn)點相同坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值(xij,yij,hij),轉(zhuǎn)換方法參考附錄B。JJF1942—20216d)將每個采樣時刻記錄的坐標(biāo)值與大地標(biāo)準(zhǔn)點的位置坐標(biāo)(X0,Y0,H0)進行比較,得到該采樣時刻水平和高程定位的誤差:ΔPij=Δxij2+Δyij2Δhij=hij-H0式中:(xij,yij,hij)———接收機位置坐標(biāo),m;Δxij(xij,yij,hij)———接收機位置坐標(biāo),m;(X0,Y0,H0)———大地標(biāo)準(zhǔn)點的位置坐標(biāo),m;ΔPij—水平定位誤差,m;Δhij—高程定位誤差,m;i—采樣組數(shù);j—采樣點數(shù)。e)靜態(tài)水平定位誤差校準(zhǔn)結(jié)果可表示為:EP=(Δxj+Δyj)式中:EP—水平定位誤差校準(zhǔn)結(jié)果,m;m—每組采樣個數(shù);n—采集組數(shù),n≥3。f)靜態(tài)高程定位誤差校準(zhǔn)結(jié)果可表示為:Eh=(Δhj)式中:Eh—高程定位誤差校準(zhǔn)結(jié)果,m;m—每組采樣個數(shù);n—采集組數(shù),n≥3。(1)(2)(3)(4)7.2.1.2仿真法a)將衛(wèi)星模擬器仿真信號輸出端連接到接收機天線輸入端口。設(shè)置衛(wèi)星模擬器輸(X0,Y0,H0)及仿真時間。設(shè)置仿真機輸出功率在接收機標(biāo)注的靈敏度范圍內(nèi)。b)待系統(tǒng)工作正常后,用接收機的隨機軟件記錄接收機每一時刻輸出的經(jīng)度、緯度和高程等信息,每20min為一組,共記錄i組數(shù)據(jù),i一般不小于3。c)數(shù)據(jù)處理方法參照7.2.1.1的c)、d)、e)、f)。7.2.2動態(tài)定位誤差7.2.2.1仿真法a)將衛(wèi)星模擬器仿真信號輸出端連接到接收機天線輸入端口。設(shè)置衛(wèi)星模擬器輸出頻點與被校接收機可接收的頻點相同,在模擬器上輸入要仿真的運動軌跡并將輸出功JJF1942—20217率設(shè)置在接收機標(biāo)注的靈敏度范圍內(nèi)。b)設(shè)置采樣間隔時間(一般為接收機數(shù)據(jù)更新率的倒數(shù)),用隨機軟件記錄接收機每一時刻輸出的經(jīng)度、緯度和高程等信息。c)接收機將每個采樣時刻記錄得到經(jīng)度、緯度和高程信息轉(zhuǎn)換成與衛(wèi)星模擬器輸出相同坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值(xi,yi,hi)。d)將每個采樣時刻接收機記錄的點坐標(biāo)與該時刻衛(wèi)星模擬器給定的標(biāo)準(zhǔn)點位的坐標(biāo)(Xi,Yi,Hi)進行比較,得到每個采樣時刻動態(tài)水平定位的誤差:ΔPi=Δx+Δy(5)Δhi=hi-Hi(6)式中:ii,=i,,—i,m;(Xi,Yi,Hi)—第i個采樣時刻衛(wèi)星模擬器給出的標(biāo)準(zhǔn)點坐標(biāo),m;ΔPi—第i個采樣時刻動態(tài)水平定位誤差,m;Δhi—第i個采樣時刻高程定位誤差,m;i—采樣點數(shù)。e)動態(tài)水平定位誤差校準(zhǔn)結(jié)果可以表示為: (Δx+Δy)(7)Edp(Δx+Δy)(7)式中:Edp—動態(tài)水平定位誤差校準(zhǔn)結(jié)果,m;n—測量個數(shù)。f)動態(tài)高程定位誤差校準(zhǔn)結(jié)果可以表示為:(8)Edh=h(8)式中:Edh—動態(tài)高程定位誤差校準(zhǔn)結(jié)果,m;n—測量個數(shù)。7.2.2.2圓周法a)將接收機天線置于圓周測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)臂前端,接收機置于轉(zhuǎn)臂上,如圖4所示。啟動圓周測試系統(tǒng),在(10~100)(°)/s范圍內(nèi)選定6個速率點控制轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn),以接收機輸出的1PPS信號同步鎖存測角信號和接收機的輸出信號,將每個采樣間隔內(nèi)記錄得到的經(jīng)度、緯度和高程信息轉(zhuǎn)換成與圓周測試系統(tǒng)給出的標(biāo)準(zhǔn)點位(Xi,Yi,Hi)相同坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值(xi,yi,hi)。b)數(shù)據(jù)處理方法參照7.2.2.1中的d)、e)、f)。8圖4圓周測量系統(tǒng)7.2.2.3滑軌法a)將接收機置于測試艙中,測試艙安裝在火箭橇滑車上,天線安裝在測試艙頂部,滑車以(10~800)m/s速度運動,接收機的輸出信號用遙測系統(tǒng)采集保存并發(fā)射給控制室。測速系統(tǒng)記錄滑車經(jīng)過霍爾傳感器時產(chǎn)生的一系列脈沖信號,每一個脈沖信號對應(yīng)一個標(biāo)準(zhǔn)大地坐標(biāo)值(Xi,Yi,Hi),利用時統(tǒng)信號,統(tǒng)一時間軸,將接收機某時刻的輸出與霍爾測試系統(tǒng)的脈沖輸出相對應(yīng)。圖5霍爾信號與接收機輸出信號利用接收機輸出信息的等時間性和霍爾信號間的距離可知性,利用插值、遞推方法,參見附錄C,計算出接收機在霍爾位置處對應(yīng)的輸出坐標(biāo)值(xi,yi,hi)。b)數(shù)據(jù)處理方法參照7.2.2.1中的d)、e)、f)。7.2.3速度誤差7.2.3.1仿真法a)將接收機天線輸入端連接到衛(wèi)星模擬器仿真信號輸出端。根據(jù)被校接收機可接收的頻點要求設(shè)置衛(wèi)星模擬器輸出頻點,在衛(wèi)星模擬器上編輯需要仿真的速度曲線,以及設(shè)置衛(wèi)星模擬器輸出功率,不低于也不能過飽和被校接收機標(biāo)注的接收靈敏度。b)在衛(wèi)星模擬器上設(shè)置模擬場景的狀態(tài)參數(shù),可選擇典型的運動場景和彈道仿真場景,其中典型運動狀態(tài)有:勻速直線運動和勻速圓周運動。1)勻速直線運動時,在衛(wèi)星模擬器上設(shè)置的速度參數(shù)Vx、Vy、Vz,衛(wèi)星模擬器輸出仿真信號,接收機開機正常定位后,記錄接收機每一采樣時刻采集到速度信息vi。采樣時間30s,接收機每一采樣時刻的速度誤差:(9)Δvi=vi-V+V+V(9)式中:Δvi—第i個測量點下速度誤差,m/s;JJF1942—20219vi—第i個測量點下接收機的輸出速度,m/s;Vx—衛(wèi)星模擬器在x方向上的給定速度,m/s;Vy—衛(wèi)星模擬器在y方向上的給定速度,m/s;Vz—衛(wèi)星模擬器在z方向上的給定速度,m/s。速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果可以表示為:Ev=v(10)式中:Ev—速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果,m/s;n—測量個數(shù)。一般用戶接收機采用站心坐標(biāo)系ENU(東北天)(Δe,Δn,Δu),若接收機輸出的速度信息是地速,則采用附錄B進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,將衛(wèi)星模擬器輸出的WGS-84坐標(biāo)系下地心地固坐標(biāo)系(x,y,z)下的速度,轉(zhuǎn)換到用戶站心坐標(biāo)系(Δe,Δn,Δu)的速度,然后進行東、北向速度合成,得到地速。2)勻速圓周運動時,設(shè)定圓心位置和圓周運動的半徑,當(dāng)仿真的速度高時,相應(yīng)加大圓周半徑。衛(wèi)星模擬器給定的圓周運動速度V0,每一采樣時刻接收機測定的速度vi,接收機的每一采樣時刻的速度誤差:Δvi=vi-V0(11)式中:Δvi—第i個測量點下速度誤差,m/s;vi—第i個測量點下接收機的輸出速度,m/s;V0—衛(wèi)星模擬器給定的圓周運動速度,m/s。速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果同公式(10)。3)采用彈道仿真時,所設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)彈道的速度和加速度應(yīng)在接收機給定技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi),衛(wèi)星模擬器模擬彈道的輸出頻率大于或等于接收機的接收頻率,將接收機接收到的每個采樣時刻的速度值vi與衛(wèi)星模擬器同時刻給出的速度值V0i進行比較,得到每個時刻的速度誤差為:Δvi=vi-V0i(12)式中:Δvi—第i個測量點下速度誤差,m/s;vi—第i個測量點下接收機的輸出速度,m/s;V0i—第i個測量點下衛(wèi)星模擬器給定的彈道仿真速度,m/s。速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果同公式(10)。7.2.3.2圓周法安裝準(zhǔn)備與采集同7.2.2.2?？刂茍A周測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動角速度為ω,則運動圓周速度為V0,每一采樣時刻接收機測定的速度vi,接收機的每一采樣時刻的速度誤差同公式JJF1942—202110(12),速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果同公式(10)。7.2.3.3滑軌法安裝準(zhǔn)備及采集同7.2.2.3。依據(jù)霍爾傳感器得到的時間和位移的關(guān)系,通過微分得到標(biāo)準(zhǔn)的速度曲線V0(t);標(biāo)準(zhǔn)速度曲線的獲得可參考附錄C,接收機測得的速度曲線為vi(t),在每一采樣時刻的速度差:Δvi(t)=vi(t)-V0i(t)(13)式中:Δvi(t)—第i個測量點下速度誤差,m/s;vi(t)—第i個測量點下接收機的輸出速度,m/s;V0i(t)—第i個測量點下標(biāo)準(zhǔn)速度,m/s。速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果可以表示為: Ev(t)=(t)(14)式中:Ev(t)—速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果,m/s;n—測量個數(shù)。7.2.4加速度誤差7.2.4.1仿真法a)將接收機天線輸入端連接到衛(wèi)星模擬器仿真信號輸出端。根據(jù)被校接收機可接收的頻點要求設(shè)置衛(wèi)星模擬器輸出頻點,在衛(wèi)星模擬器上編輯需要仿真的加速度曲線,設(shè)置衛(wèi)星模擬器輸出功率,不低于也不過飽和被校接收機標(biāo)注的靈敏度。b)在衛(wèi)星模擬器上選擇模擬場景的狀態(tài)參數(shù),典型的運動狀態(tài)有:勻加速直線和勻速圓周。1)勻加速直線運動時,在衛(wèi)星模擬器上設(shè)置x、y、z方向上的加速度參數(shù)Ax,Ay,Az,衛(wèi)星模擬器輸出仿真信號,接收機開機正常定位后,記錄接收機每一采樣時刻采集到加速度信息ai。采樣時間30s,接收機的每一采樣時刻的加速度誤差:Δai=ai-A+A+A式中:Δai—第i個測量點下加速度誤差,m/s2;ai—第i個測量點下接收機輸出的加速度,m/s2;Ax—衛(wèi)星模擬器在x方向上的給定加速度,m/s2;Ay—衛(wèi)星模擬器在y方向上的給定加速度,m/s2;Az—衛(wèi)星模擬器在z方向上的給定加速度,m/s2。加速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果可以表示為:Ea=a(15)(16)JJF1942—202111式中:Ea—加速度均方根誤差,m/s2;n—測量個數(shù)。2)勻速圓周運動時,設(shè)定圓心位置和圓周運動的半徑,當(dāng)需要提高仿真的加速度時,相應(yīng)加大圓周半徑R。衛(wèi)星模擬器給定的圓周運動速度V0,產(chǎn)生的向心加速度:A0=(17)式中:A0—衛(wèi)星模擬器輸出的標(biāo)準(zhǔn)加速度,m/s2;V0—衛(wèi)星模擬器給定的圓周運動角速度,m/s;R—模擬器給定的圓周運動半徑,m。每一采樣時刻接收機測定的加速度ai,接收機的加速度誤差:Δai=ai-A0(18)式中:Δai—第i個測量點下加速度誤差,m/s2;ai—第i個測量點下接收機輸出加速度,m/s2;A0—衛(wèi)星模擬器輸出的標(biāo)準(zhǔn)加速度,m/s2。加速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果同公式(16)。同樣,若用戶接收機采用站心坐標(biāo)系,接收機輸出的加速度信息是地表加速度,則采用附錄B進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,將模擬器輸出的WGS-84坐標(biāo)系下地心地固坐標(biāo)系(x,y,z)下的加速度,轉(zhuǎn)換到用戶站心坐標(biāo)系(Δe,Δn,Δu)的加速度,然后進行東、北向加速度合成,得到地表加速度。7.2.4.2圓周法安裝準(zhǔn)備與采集同7.2.2.2?？刂茍A周測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動角速度為ω,則運動的圓周角速度為V0,產(chǎn)生的向心加速度計算參照公式(17),每一采樣時刻接收機測定的加速度ai,接收機的每一采樣時刻的加速度誤差計算參照公式(18),加速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果參照公式(16)。7.2.4.3滑軌法a)安裝準(zhǔn)備及采集同7.2.2.3。依據(jù)霍爾傳感器得到的時間和位移的關(guān)系,通過二次微分得到標(biāo)準(zhǔn)的加速度曲線a0(t);依據(jù)接收機測得的時間和速度的關(guān)系,通過一次微分得到接收機測得的加速度曲線ai(t),在i時刻的加速度誤差:(19)Δai(t)=ai(t)-a0i(t)(19)式中:Δai(t)—第i個測量點下加速度誤差,m/s2;ai(t)—第i個測量點下接收機輸出加速度,m/s2;a0i(t)—第i個測量點下標(biāo)準(zhǔn)加速度,m/s2。b)加速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果可表示為:12 (20)Ea(t)=(t)(20)式中:Δai(t)—第i個測量點下加速度誤差,m/s2;Ea(t)—加速度誤差校準(zhǔn)結(jié)果,m/s2;n—測量個數(shù)。8校準(zhǔn)結(jié)果表達校準(zhǔn)結(jié)束后出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)準(zhǔn)確、客觀的報告校準(zhǔn)結(jié)果,校準(zhǔn)結(jié)果以校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)曲線等形式給出。校準(zhǔn)證書應(yīng)包含委托方的要求、說明校準(zhǔn)結(jié)果所必需的和所用方法要求的全部信息。9復(fù)校時間間隔導(dǎo)航型接收機的復(fù)校時間間隔一般為1年。由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等因素決定的,因此,送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。JJF1942—202113附錄A接收機校準(zhǔn)記錄表委托方名稱委托方地址被測設(shè)備制造者型號編號計量標(biāo)準(zhǔn)名稱證書號測量范圍測量不確定度所依據(jù)的技術(shù)文件溫度濕度文件號標(biāo)準(zhǔn)輸出接收機輸出XmYm高程m速度/m/sXmYm高程m速度/m/s123…n水平定位誤差/m高程誤差/m速度誤差/(m/s)加速度誤差/(m/s2)校準(zhǔn)不確定度:校準(zhǔn)人:核驗人:JJF1942—202114附錄坐標(biāo)變換B.1大地坐標(biāo)(λ,φ,h)到地心地固(x,y,z)轉(zhuǎn)換x=(N+h)cosφcosλy=(N+h)cosφsinλz=[N(1-e2)+h]sinφ(B.1)(B.2)(B.3)其中,N是基準(zhǔn)橢球的卯酉圈曲率半徑,e為橢球偏心率,它們與基準(zhǔn)橢球的長半徑a和短半徑b存在如下關(guān)系:e2=√1-√1-esinφ(B.4)(B.5)基準(zhǔn)橢球體的極扁率f定義為:f=(B.6)式中:a—基準(zhǔn)橢球體的長半徑,a=6378137.0m;f—基準(zhǔn)橢球體的極扁率,f=1/298.257223563。B.2地心地固坐標(biāo)系(Δx,Δy,Δz)與站心坐標(biāo)(Δe,Δn,Δu)轉(zhuǎn)換一般用戶接收機采用站心坐標(biāo)系ENU(東北天),表示為(Δe,Δn,Δu)。站心坐標(biāo)系(Δe,Δn,Δu)與地心地固坐標(biāo)系(Δx,Δy,Δz)之間的關(guān)系:=S—變換矩陣:S=-cλλ(B.7)(B.8)將(B.7)展開,則有:Δe=-Δx·sinλ+Δycosλ]Δn=-Δx·sinφcosλ-Δysinφsinλ+Δzcosφ]Δu=-Δx·cosφcosλ+Δycosφsinλ+Δzsinφ]合成位移:L=Δe2+Δn2(B.9)(B.10)(B.11)(B.12)15方向角:tanα=速度、加速度算法同上。ΔeΔn(B.13)16附錄C火箭橇校準(zhǔn)過程及標(biāo)準(zhǔn)彈道建立方法C.1火箭橇校準(zhǔn)過程利用火箭橇(滑軌法)校準(zhǔn)導(dǎo)航型接收機過程中最重要的是建立火箭橇試驗標(biāo)準(zhǔn)彈道,是評定導(dǎo)航型接收機動態(tài)定位、速度、加速度誤差的關(guān)鍵,火箭橇試驗校準(zhǔn)時以霍爾傳感器測量系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)進行溯源,其測量得到的數(shù)據(jù)特點為等距不等時,接收機輸出數(shù)據(jù)特點為等時不等距,如圖C.1所示。圖C.1被測接收機定位信息與霍爾傳感器測量的信息時間序列對不準(zhǔn)示意圖為了實現(xiàn)對接收機的校準(zhǔn),采用三次樣條插值法、微商等方法建立火箭橇試驗標(biāo)準(zhǔn)彈道。具體校準(zhǔn)過程如圖C.2所示。圖C.2火箭橇試驗校準(zhǔn)過程a)圖C.2中,校準(zhǔn)前測量各霍爾傳感器響應(yīng)位置坐標(biāo)、各點位置補償量、響應(yīng)時間補償量和天線相對于橇體位置(用于計算當(dāng)觸發(fā)霍爾傳感器時各天線的位置坐標(biāo));試驗中采集霍爾傳感器響應(yīng)時間,并計算經(jīng)過補償后的響應(yīng)時間,作出橇體運動過程中位置-時間曲線。根據(jù)接收機的采樣間隔,利用三次樣條插值建立標(biāo)準(zhǔn)位移彈道,再通過一次微分得到標(biāo)準(zhǔn)速度彈道,將標(biāo)準(zhǔn)速度彈道一次微分得到標(biāo)準(zhǔn)加速度彈道。b)將接收機采集得到的定位信息轉(zhuǎn)換至標(biāo)準(zhǔn)位移彈道的坐標(biāo)系,得到接收機定位曲線,根據(jù)速度信息得到接收機速度曲線,將速度曲線一次微分得到接收機的加速度17c)在同一時間坐標(biāo)軸下,利用公式(5)~公式(8)計算動態(tài)定位誤差;利用公式(13)和公式(14)計算速度誤差;利用公式(19)和公式(20)計算加速度誤差。C.2火箭橇試驗標(biāo)準(zhǔn)彈道建立方法a)火箭橇標(biāo)準(zhǔn)位移彈道將位置-時間關(guān)系曲線利用三次樣條插值進行處理,得到標(biāo)準(zhǔn)位移曲線。b)火箭橇標(biāo)準(zhǔn)速度彈道通過對標(biāo)準(zhǔn)位移彈道微商得到標(biāo)準(zhǔn)速度彈道。計算過程如下:各霍爾坐標(biāo)點為yi,21,y的響應(yīng)時間為ti,i=1,2,…,n,兩1)計算n個響應(yīng)位置點的一階導(dǎo)數(shù)y'1,即vi:a1=-0.5b1=-g1hi=ti+1-t1,i=1,2,…,n-1αi=hi-1/(hi-1+hi),i=2,3,…,n-1βi=3[(1-αi)(yi-yi-1)/hi-1+αi(yi+1-yi)/hi],i=2,3,…,n-1ai=-αi/[2+(1-αi)ai-1],i=2,3,…,n-1bi=[βi-(1-αi)bi-1]/[2+(1-αi)ai-1],i=2,3,…,n-1vn=[3(yn-yn-1)/hn-1+gnhn-1/2-bn-1]/(2+an-1)vi=aivi+1+bi,i=n-1,n-2,…,1(C.1)(C.2)(C.3)(C.4)(C.5)(C.6)(C.7)(C.8)(C.9)2)計算霍爾坐標(biāo)點插值點處的速度值vj,j=1,2,…,N,N為插值點數(shù)。vj=[(ti+1-tj)2-(ti+1-tj)]yi-[(tj-ti)2-(tj-ti)]yi+1+[(ti+1-tj)2-(ti+1-tj)]vi+[(tj-ti)2-(tj-ti)]vi+1(C.10)其中,ti∈[xi,xi+1]。最終通過上述方法建立的標(biāo)準(zhǔn)位移彈道和標(biāo)準(zhǔn)速度彈道如圖C.3所示。圖C.3標(biāo)準(zhǔn)位移和標(biāo)準(zhǔn)速度彈道JJF1942—202118附錄D校準(zhǔn)不確定度評定示例導(dǎo)航型衛(wèi)星接收機校準(zhǔn)結(jié)果可分為靜態(tài)定位校準(zhǔn)結(jié)果(大地標(biāo)準(zhǔn)點法、仿真法)、動態(tài)定位校準(zhǔn)結(jié)果(仿真法、圓周法、滑軌法)、速度校準(zhǔn)結(jié)果(仿真法、圓周法、滑軌法)、加速度校準(zhǔn)結(jié)果(仿真法、圓周法、滑軌法)。D.1靜態(tài)定位校準(zhǔn)不確定度評定a)靜態(tài)水平定位水平定位誤差為:ΔPi=Δx+Δy(D.1)式中:xi、yi———接收機在第i個采樣時刻的測量值,m;Δxi=xi-X0xi、yi———接收機在第i個采樣時刻的測量值,m;X0、Y0—標(biāo)準(zhǔn)位置坐標(biāo),m。根據(jù)公式(D.1)有:uc(ΔPi)=c2(Δxi)u2(Δxi)+c2(Δyi)u2(Δyi)(D.2)其中:c(Δxi)=-,c(Δyi)=-式中:u(xi)、u(yi)———xi、yi的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,m;u(X0)、u(Y0)———X0、Y0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,m。假設(shè)u(xi)=u(yi),u(X0)=u(Y0),則u(Δxi)=u(Δyi),代入公式(D.2)。uc(ΔPi)=2+2u2(Δxiuc(ΔPi)=u(Δxi)=u2(xi)+u2(X0)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:ucp=u(ΔPi)+u2(p)=u2(xi)+u2(X0)+u2(p)式中:u(p)—水平定位的測量重復(fù)性引入的不確定度,m。b)靜態(tài)高程定位第i個采樣時刻,高程定位誤差為:Δhi=hi-H0則:uc(Δhi)=u2(hi)+u2(H0)(D.3)(D.4)(D.5)(D.6)JJF1942—202119式中:u(hi)、u(H0)———分別為hi、H0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,m。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:(D.7)uch=u(Δhi)+u2(h)=u2(hi)+u2(H0)+u2(h)(D.7)式中:u(h)—高程定位的測量重復(fù)性引入的不確定度,m。D.1.1大地標(biāo)準(zhǔn)點法某接收機大地標(biāo)準(zhǔn)法校準(zhǔn)結(jié)果見表D.1。表D.1靜態(tài)定位(大地標(biāo)準(zhǔn)點法)校準(zhǔn)結(jié)果采樣率/Hz10每組采樣點12000測量結(jié)果第一組第二組第三組水平定位/m2.524.413.63高程/m4.344.932.65重復(fù)性/m水平定位:1.12;高程:1.35a)水平定位校準(zhǔn)不確定度大地標(biāo)準(zhǔn)點法水平定位校準(zhǔn)主要不確定度來源見表D.2。表D.2水平定位(大地標(biāo)準(zhǔn)點法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m標(biāo)準(zhǔn)點坐標(biāo)誤差u(X0)B3.0×10-3矩形 31.7×10-3接收機測量引入的不確定度u(xi)接收機分辨率B3.5×10-4矩形 32.0×10-4坐標(biāo)轉(zhuǎn)換B1.0×10-3矩形 35.8×10-4測量重復(fù)性u(p)A1.12參考以上主要不確定度來源表D.2及校準(zhǔn)結(jié)果表D.1,大地標(biāo)準(zhǔn)法水平定位合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為1.13m,擴展不確定度為2.26m(k=2)。b)高程定位校準(zhǔn)不確定度大地標(biāo)準(zhǔn)點法校準(zhǔn)高程定位不確定度分析見表D.3。表D.3高程定位(大地標(biāo)準(zhǔn)點法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m標(biāo)準(zhǔn)點坐標(biāo)誤差u(H0)B3.0×10-3矩形 31.7×10-3接收機分辨率u(hi)B3.5×10-4矩形 32.0×10-4測量重復(fù)性u(h)A1.3520參考以上主要不確定度來源表D.3及校準(zhǔn)結(jié)果表D.1,高程定位合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為1.36m,擴展不確定度為2.72m(k=2)。D.1.2仿真法仿真法校準(zhǔn)結(jié)果見表D.4。表D.4靜態(tài)定位(仿真法)校準(zhǔn)結(jié)果采樣率/Hz10每組采樣點12000測量結(jié)果第一組第二組第三組水平定位/m2.412.112.36高程/m3.073.343.22重復(fù)性/m水平定位:0.18;高程:0.30a)水平定位校準(zhǔn)不確定度仿真法水平定位校準(zhǔn)不確定度來源見表D.5。表D.5水平定位(仿真法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m衛(wèi)星模擬器距離測量不確定度u(X0)B0.0220.01接收機測量引入的不確定度u(xi)接收機分辨率B3.5×10-4矩形 32.0×10-4坐標(biāo)轉(zhuǎn)換B1.0×10-3矩形 35.8×10-4測量重復(fù)性u(p)A0.18參考以上主要不確定度來源和實際校準(zhǔn)結(jié)果,仿真法校準(zhǔn)的水平定位合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.19m,擴展不確定度為0.38m(k=2)。b)高程定位校準(zhǔn)不確定度仿真法校準(zhǔn)高程定位主要不確定度來源見表D.6。表D.6高程定位(仿真法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m衛(wèi)星模擬器距離測量不確定度u(H0)B0.0220.01接收機分辨率u(hi)B3.5×10-4矩形 32.0×10-4測量重復(fù)性u(h)A0.300.31m,擴展不確定度為0.62m(k=2)。JJF1942—202121D.2動態(tài)定位校準(zhǔn)不確定度評定a)動態(tài)水平定位第i采樣時刻動態(tài)水平定位誤差為:ΔPi=Δx+Δy(D.8)式中:i樣時刻的測量值,m;Xi、Yi———第i個采樣時刻標(biāo)準(zhǔn)位置值,m。根據(jù)公式(D.2)~公式(D.3),動態(tài)水平定位合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以表示為:ucp=u2(xi)+u2(Xi)+u2(pd)式中:u(pd)—動態(tài)水平定位的測量重復(fù)性引入的不確定度。動態(tài)水平定位測量重復(fù)性引入的不確定度計算方法如下: (Δx+Δy)u(pd(Δx+Δy)式中:n—測量次數(shù)。b)動態(tài)高程定位第i采樣時刻高程定位誤差為:Δhi=hi-Hi則:uc(Δhi)=u2(hi)+u2(Hi)式中:u(hi)、u(Hi)———Hi和hi標(biāo)準(zhǔn)不確定度,m。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以表示為:uch=u(Δhi)+u2(h)=u2(hi)+u2(Hi)+u2(hd)式中:u(hd)—動態(tài)高程定位的測量重復(fù)性引入的不確定度,m。動態(tài)高程定位測量重復(fù)性引入的不確定度計算方法如下:u(hd)=nΔ)式中:n—測量次數(shù)。D.2.1仿真法某接收機仿真法校準(zhǔn)動態(tài)定位結(jié)果見表D.7。(D.9)(D.10)(D.11)(D.12)(D.13)(D.14)JJF1942—202122表D.7動態(tài)定位(仿真法)校準(zhǔn)結(jié)果采樣率/Hz10仿真時間/s30校準(zhǔn)結(jié)果水平定位高程誤差/m重復(fù)性/m誤差/m重復(fù)性/m4.220.400.590.21a)動態(tài)水平定位校準(zhǔn)不確定度仿真法校準(zhǔn)動態(tài)水平定位不確定度來源見表D.8。表D.8水平定位(仿真法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m衛(wèi)星模擬器距離測量不確定度u(X0)B0.0220.01接收機測量引入的不確定度u(xi)接收機分辨率B3.5×10-4矩形 32.0×10-4坐標(biāo)轉(zhuǎn)換B1.0×10-3矩形 35.8×10-4動態(tài)數(shù)據(jù)處理B8.0×10-3矩形 34.6×10-3測量重復(fù)性u(p)A0.40參考以上主要不確定度來源和實際校準(zhǔn)結(jié)果,仿真法校準(zhǔn)的動態(tài)水平定位合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.41m,擴展不確定度為0.82m(k=2)。b)動態(tài)高程定位校準(zhǔn)不確定度仿真法校準(zhǔn)動態(tài)高程定位的不確定度來源見表D.9。表D.9高程定位(仿真法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m衛(wèi)星模擬器距離測量不確定度u(H0)B0.0220.01接收機測量引入的不確定度u(hi)接收機分辨率B3.5×10-4矩形 32.0×10-4動態(tài)數(shù)據(jù)處理B8.0×10-3矩形 34.6×10-3測量重復(fù)性u(h)A0.21參考以上主要不確定度來源和實際校準(zhǔn)結(jié)果,仿真法校準(zhǔn)的動態(tài)高程定位合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.22m,擴展不確定度為0.44m(k=2)。D.2.2圓周法某接收機圓周法校準(zhǔn)結(jié)果見表D.10。23表D.10動態(tài)水平定位(圓周法)校準(zhǔn)結(jié)果采樣率/Hz10仿真時間/s100校準(zhǔn)結(jié)果水平定位高程誤差/m重復(fù)性/m誤差/m重復(fù)性/m1.420.8610.390.27a)動態(tài)水平定位校準(zhǔn)不確定度圓周法動態(tài)定位主要不確定度來源見表D.11。表D.11動態(tài)水平定位(圓周法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m標(biāo)準(zhǔn)裝置水平位置誤差u(Xi)B3.0×10-3矩形 31.7×10-3接收機測量引入的不確定度u(xi)接收機分辨率B3.5×10-4矩形 32.0×10-4坐標(biāo)轉(zhuǎn)換B1.0×10-3矩形 35.8×10-4動態(tài)數(shù)據(jù)處理B8.0×10-3矩形 34.6×10-3測量重復(fù)性u(pd)A0.86參照以上不確定度分析,圓周法校準(zhǔn)水平定位的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.87m,擴展不確定度為1.74m(k=2)。b)高程定位校準(zhǔn)不確定度高程定位校準(zhǔn)主要不確定度來源見表D.12。表D.12高程(圓周法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m標(biāo)準(zhǔn)裝置高程位置誤差u(Hi)B5.0×10-3矩形 32.9×10-3接收機測量引入的不確定度u(hi)接收機分辨率B3.5×10-4矩形 32.0×10-4動態(tài)數(shù)據(jù)處理B8.0×10-3矩形 34.6×10-3測量重復(fù)性u(hd)A0.27參照主要不確定度來源,圓周法校準(zhǔn)高程定位的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.28m,擴展不確定度為0.56m(k=2)。D.2.3滑軌法某接收機滑軌法校準(zhǔn)結(jié)果見表D.13。JJF1942—202124表D.13動態(tài)定位、速度(滑軌法)校準(zhǔn)結(jié)果采樣率/Hz20仿真時間/s22校準(zhǔn)結(jié)果水平定位高程誤差/m重復(fù)性/m誤差/m重復(fù)性/m4.040.269.680.28a)動態(tài)水平定位校準(zhǔn)不確定度滑軌法校準(zhǔn)水平定位主要不確定度來源見表D.14。表D.14動態(tài)定位(滑軌法)主要不確定度來源不確定度來源類型值/m分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/m標(biāo)準(zhǔn)裝置水平位置不確定度u(Xi)B8.0×10-324.0×10-3接收機測量引入的不確定度u(xi)接收機分辨率B3.5×10-4矩形 32.0×10-4坐標(biāo)轉(zhuǎn)換B1.0×10-3矩形 35.8×10-4動態(tài)數(shù)據(jù)處理B8.0×10-3矩形