JJF 2071-2023 便攜式智能定位計時終端校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范便攜式智能定位計時終端校準(zhǔn)規(guī)范JJF2071—2023便攜式智能定位計時終端校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforPortableIntelligentPositioningandTimingTerminalsJJF2071—2023歸口單位:全國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用專用計量測試技術(shù)委員會主要起草單位:北京市計量檢測科學(xué)研究院中國科學(xué)院國家授時中心參加起草單位:北京無線電計量測試研究所遼寧省計量科學(xué)研究院中國信息通信研究院本規(guī)范委托全國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用專用計量測試技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人:仲崇霞(北京市計量檢測科學(xué)研究院)梁煒(北京市計量檢測科學(xué)研究院)高春柳(北京市計量檢測科學(xué)研究院)李變(中國科學(xué)院國家授時中心)參加起草人:閻棟梁(北京無線電計量測試研究所)李諾(遼寧省計量科學(xué)研究院)陳曉晨(中國信息通信研究院)Ⅰ引言 (Ⅱ)1范圍 (1)2引用文件 (1)3概述 (1)4計量特性 (1)4.1定位偏差 (1)4.2測速偏差 (1)4.3當(dāng)前時刻同步誤差 (1)5校準(zhǔn)條件 (2)5.1環(huán)境條件 (2)5.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備 (2)6校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法 (2)6.1校準(zhǔn)項目 (2)6.2校準(zhǔn)方法 (3)7校準(zhǔn)結(jié)果表達 (6)8復(fù)校時間間隔 (6)附錄A原始記錄參考格式 (7)附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁參考格式 (9)附錄C測量結(jié)果的不確定度評定示例 (10)ⅡJJF1071—2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001—2011《通用計量術(shù)語及定義》和JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范編制工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范包含了對便攜式智能定位計時終端的計量要求和具體校準(zhǔn)項目,計量特性主要包括定位偏差、測速偏差和當(dāng)前時刻同步誤差。本規(guī)范為首次發(fā)布。1便攜式智能定位計時終端校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于具有全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航定位、計JJF1403全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(時間測量型)校準(zhǔn)規(guī)范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。便攜式智能定位計時終端(以下簡稱定位計時終端)通過接收全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號實現(xiàn)自主定位和計時，主要由主控制器、定位模塊、授時模塊、電池等部分組成，部分終端還包括存儲單元和顯示屏，其組成如圖1所示。定位計時終端被廣天線顯示屏圖1便攜式智能定位計時終端組成原理框圖優(yōu)于15m。JJF2071—20232b)優(yōu)于±1s(無1PPS輸出)。注:1對于有測速功能的定位計時終端可參考計量特性4.2的要求。2以上技術(shù)指標(biāo)不用于合格性判定,僅供參考。5校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件a)環(huán)境溫度:(20±5)℃;b)環(huán)境相對濕度:≤80%;c)電壓:220(1±10%)V,頻率:50(1±2%)Hz;d)周圍無影響儀器正常工作的電磁干擾和機械振動。5.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備5.2.1標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源a)與UTC(CN)的時間偏差:優(yōu)于±50ns;顯示分辨力:1ms;b)相對頻率偏差:優(yōu)于±1×10-9。5.2.2GNSS信號模擬器a)輸出頻點:支持被校定位計時終端可接收的GNSS信號頻點;b)信號功率:輸出范圍(-150~-110)dBm,絕對功率誤差:優(yōu)于±2dB;c)內(nèi)部時基相對頻率偏差:優(yōu)于±1×10-8。5.2.3GNSS基準(zhǔn)點5.2.:U=0.1m,k=2。a)測量范圍:0°~360°;b)分辨力:0.05°。5.2.5時間間隔測量儀a)具備外頻標(biāo)輸入功能;b)時間間隔測量分辨力:優(yōu)于0.01μs。5.2.6OTA測試暗室屏蔽效能:>80dB(1GHz~3GHz)。5.2.7高清照相機a)像素:≥4096×1024;b)防抖動。6校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法6.1校準(zhǔn)項目校準(zhǔn)項目及對應(yīng)校準(zhǔn)方法見表1。31外觀及功能檢查2定位偏差34當(dāng)前時刻同步誤差6.2校準(zhǔn)方法a)儀器連接如圖2所示。b)GNSS信號模擬器仿真標(biāo)準(zhǔn)位置靜態(tài)場景可見衛(wèi)星不少于6顆，暗室轉(zhuǎn)臺接收c)啟動GNSS信號模擬器靜態(tài)場景仿真，待被校定位計時終端顯示或輸出第一個定位值后，等待3min進行收斂(或按儀器廠家說明書規(guī)定的收斂時間)。再連續(xù)運行15min,期間采集被校定位計時終端輸出數(shù)據(jù)(采樣時間間隔推薦為1s)或每30s記d)GNSS信號模擬器仿真標(biāo)準(zhǔn)位置值為(x?,yo,zo),被校定位計時終端定位值為(x;,y;,z;)。計算GNSS信號模擬器仿真標(biāo)準(zhǔn)值與被校定位計時終端測量平均值之差△x、△y、△z,由式(1)計算被校定位計時終端的定位偏差?！鱃NSS信號模擬器仿真標(biāo)準(zhǔn)值與被校定位計時終端測量平均值基準(zhǔn)點法JJF2071—20234a)將被校定位計時終端固定在GNSS觀測墩中心位置,觀測墩坐標(biāo)值為(x0,y0,z0)。b)待被校定位計時終端顯示或輸出第一個定位值后,等待3min進行收斂(或按儀器廠家說明書規(guī)定的收斂時間)。再連續(xù)運行15min,期間采集被校定位計時終端輸出數(shù)據(jù)(采樣時間間隔推薦為1s)或每30s記錄一次顯示定位數(shù)據(jù)值(xi,yi,zi)。c)計算觀測墩坐標(biāo)值與被校定位計時終端測量平均值之差Δx、Δy、Δz,由式(1)計算被校定位計時終端的定位偏差。注:被測定位計時終端解算的坐標(biāo)多為大地坐標(biāo)系坐標(biāo),需轉(zhuǎn)換為地心地固坐標(biāo)系坐標(biāo),再做進一步計算。6.2.3測速偏差a)儀器連接如圖2所示。b)將GNSS信號模擬器測試場景設(shè)為勻速直線運動場景,可見衛(wèi)星不少于6顆,暗室轉(zhuǎn)臺接收信號功率電平推薦為-120dBm或按廠家說明書要求,場景速度分別為2km/h、5km/h、10km/h和20km/h。c)啟動GNSS信號模擬器動態(tài)場景仿真,設(shè)定場景速度值為2km/h,待被校定位計時終端顯示或輸出第一個速度值后,等待3min進行收斂(或按儀器廠家說明書規(guī)定的收斂時間)。再連續(xù)運行15min,期間采集被校定位計時終端輸出數(shù)據(jù)(采樣時間間隔推薦為1s)或每30s記錄一次顯示速度值。d)GNSS信號模擬器仿真標(biāo)準(zhǔn)速度值為v0,被校定位計時終端速度值為vi,其平均值為vi。由式(2)計算定位計時終端的測速偏差。式中:Δv—被校定位計時終端的測速偏差式中:Δv—被校定位計時終端的測速偏差,km/h;v0—GNSS信號模擬器仿真標(biāo)準(zhǔn)速度值,km/h;vi—被校定位計時終端速度測量值的平均值,km/h。e)設(shè)定其他的場景速度值,重復(fù)步驟c)進行校準(zhǔn)。6.2.4當(dāng)前時刻同步誤差6.2.4.1拍照法a)通過轉(zhuǎn)發(fā)天線將室外天線接收的導(dǎo)航衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)到實驗室內(nèi),或確保實驗室內(nèi)可接收到導(dǎo)航衛(wèi)星信號,確認(rèn)被校定位計時終端處于鎖定衛(wèi)星信號的狀態(tài)。場內(nèi)。c)將高清照相機置于被校定位計時終端正前方,并確保拍攝角度與被校定位計時終端顯示屏幕垂直,設(shè)置自動拍照模式并拍照獲取當(dāng)前時刻被校定位計時終端與標(biāo)準(zhǔn)時間的圖像。d)記錄標(biāo)準(zhǔn)時間當(dāng)前時刻的顯示值T0i和被校定位計時終端當(dāng)前時刻顯示值或指示值Txi。e)對于指針式顯示屏,需先讀出其時針和分針?biāo)甘镜淖x數(shù),然后用數(shù)顯角度尺5時間間隔測量儀f)同樣的方法測量10次，取10次測量的標(biāo)準(zhǔn)時間與被校定位計時終端當(dāng)前時刻值差值的平均值作為當(dāng)前時刻同步誤差的校準(zhǔn)結(jié)果，由式(3)計算。T——被校定位計時終端第i次的顯示值或指示值，hh:mm:ss.ms;T?;——標(biāo)準(zhǔn)時間第i次的顯示值，hh:mm:ss.ms。6.2.4.2時間間隔測量儀法a)儀器連接如圖3所示，圖a)為用真實導(dǎo)航衛(wèi)星信號測試的測量儀器連接示意圖，圖b)為用GNSS信號模擬器測試的測量儀器連接示意圖。標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源輸出的標(biāo)準(zhǔn)頻率加載到時間間隔測量儀和GNSS信號模擬器的外參考輸入端。器b)時間間隔測量儀暗室b)用真實導(dǎo)航衛(wèi)星信號測試時，通過轉(zhuǎn)發(fā)天線將室外天線接收的導(dǎo)航衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)到實驗室內(nèi)，或確保實驗室內(nèi)可接收到導(dǎo)航衛(wèi)星信號，確認(rèn)被校定位計時終端處于鎖定衛(wèi)星信號的狀態(tài)；用GNSS信號模擬器測試時，將GNSS信號模擬器發(fā)出的射頻信號接入暗室內(nèi)，通過暗室內(nèi)的發(fā)射天線發(fā)射信號，被測定位計時終端置于暗室內(nèi)接收GNSS信號模擬器的信號，并保持信號鎖定狀態(tài)。c)被校定位計時終端輸出的1PPS接入時間間隔測量儀的啟動輸入端。d)標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源的1PPS(圖a)]或GNSS信號模擬器的1PPS(圖b)]接入到時間間隔測量儀的停止輸入端。e)將時間間隔測量儀的閘門時間設(shè)為1s,連續(xù)測量300s,計算測量結(jié)果的平均值z作為被校定位計時終端當(dāng)前時刻同步誤差的校準(zhǔn)結(jié)果。JJF2071—202367校準(zhǔn)結(jié)果表達經(jīng)校準(zhǔn)的定位計時終端出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準(zhǔn)的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標(biāo)識;g)進行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校對象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識,包括名稱及代號;j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識;o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的說明;p)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。8復(fù)校時間間隔由于復(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)量等諸因素所決定,送校單位可根據(jù)實際使用情況確定復(fù)校時間間隔。建議復(fù)校時間間隔為1年。JJF2071—20237附錄A原始記錄參考格式委托單位被校設(shè)備校準(zhǔn)地點環(huán)境條件校準(zhǔn)時間校準(zhǔn)人員校準(zhǔn)儀器校準(zhǔn)項目□定位偏差□測速偏差□當(dāng)前時刻同步誤差1.外觀和工作正常性檢查外觀:□完好□損壞工作正常性檢查:□正常□異常2.定位偏差樣品編號標(biāo)準(zhǔn)點坐標(biāo)值定位計時終端實測坐標(biāo)值測量不確定度U/m3.測速偏差樣品編號標(biāo)準(zhǔn)速度值km/h定位計時終端實測速度值km/h測量不確定度Ukm/h84.當(dāng)前時刻同步誤差(拍照法)序號標(biāo)準(zhǔn)時間當(dāng)前時刻值hh:mm:ss.ms定位計時終端當(dāng)前時刻值顯示或指示值/hh:mm:ss.ms測量不確定度Ums5.當(dāng)前時刻同步誤差(時間間隔測量儀法)序號當(dāng)前時刻同步誤差測量值μs當(dāng)前時刻同步誤差校準(zhǔn)結(jié)果μs測量不確定度Uμs9附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁參考格式1.定位偏差標(biāo)準(zhǔn)點坐標(biāo)值實測坐標(biāo)值定位偏差δp/m測量不確定度U/m2.測速偏差標(biāo)準(zhǔn)速度值/(km/h)實測速度值/(km/h)速度偏差/(km/h)測量不確定度U/(km/h)3.當(dāng)前時刻同步誤差(拍照法)標(biāo)準(zhǔn)時間當(dāng)前時刻值hh:mm:ss.ms實測當(dāng)前時刻值hh:mm:ss.ms當(dāng)前時刻同步誤差ms測量不確定度Ums4.當(dāng)前時刻同步誤差(時間間隔測量儀法)當(dāng)前時刻同步誤差μs測量不確定度Uμs10附錄C測量結(jié)果的不確定度評定示例C.1定位偏差測量結(jié)果不確定度評定本示例用GNSS信號模擬器法對定位偏差進行校準(zhǔn),并對定位偏差測量結(jié)果的不確定度進行評定。C.1.1測量模型式中:δp=(C.1)δp—被校定位計時終端的定位偏差,m;Δx、Δy、Δz—GNSS信號模擬器仿真標(biāo)準(zhǔn)值與被校定位計時終端測量值平均值之差,m。C.1.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源及評定定位偏差的不確定度來源有以下幾個分量:由GNSS信號模擬器偽距控制精度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,定位計時終端顯示分辯力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。C.1.2.1GNSS信號模擬器偽距控制精度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1根據(jù)GNSS信號模擬器的說明書以及GNSS信號模擬器校準(zhǔn)結(jié)果可知,GNSS信號模擬器模擬單顆衛(wèi)星的偽距控制精度為0.01m,根據(jù)衛(wèi)星定位原理,至少需要觀測到4顆衛(wèi)星才能定位,一般情況最多可見星位8~9個,取6顆星計算,采用B類評定方法,取k=2,由GNSS信號模擬器偽距控制精度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:u10.03m(C.2)C.1.2.2定位計時終端顯示分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2定位計時終端顯示分辯力有多種,現(xiàn)以分辨力為1m的定位計時終端為例進行分析。采用B類評定方法,包含因子k=,則u2=δx=0.29×1m=0.29m(C.3)C.1.2.3測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3表C.1給出了定位偏差的測量結(jié)果。表C.1定位偏差測量結(jié)果m次數(shù)ix定位誤差平均值y定位誤差平均值z定位誤差平均值定位偏差Di10.8471.2091.0761.8311表C.1(續(xù))次數(shù)ix定位誤差平均值y定位誤差平均值z定位誤差平均值定位偏差Di20.7961.2651.0281.8130.5951.2591.0271.7340.6311.2221.1071.7750.6961.3271.0361.8260.6321.0971.0171.6270.7881.1041.0291.7080.6251.2571.0341.7490.8171.2071.0561.80100.5921.1881.1131.73C.1.2.4u3=標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表(Di-D)2i=110-1≈0.1m(C.4)標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表見表C.2。表C.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表不確定度來源類型值/m分布因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/mGNSS信號模擬器偽距控制精度B0.06—20.03定位計時終端顯示分辨力B1均勻0.29測量重復(fù)性A0.1—0.1C.1.2.5不確定度分量之間相關(guān)性估計各不確定度分量之間無相關(guān)性。C.1.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度(C.5)uc(δp(C.5)uc(δp)=≈0.3m被校定位計時偏差的分辯力為1m時,擴展不確定度C.2測速偏差測量結(jié)果不確定度評定C.2.1測量模型式中:U(δp)=kuc(δp)=C.2測速偏差測量結(jié)果不確定度評定C.2.1測量模型式中:Δv=v0-viΔv—被校定位計時終端的測速偏差,km/h;v0—GNSS信號模擬器仿真標(biāo)準(zhǔn)速度值,km/h;(C.6)(C.7)JJF2071—202312 vi—被校定位計時終端速度測量值的平均值,km/h。C.2.2測量不確定度來源測速誤差的不確定度來源于以下幾個分量:GNSS信號模擬器偽距變化率誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,定位計時終端測速信息分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。C.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定評定C.2.3.1GNSS信號模擬器偽距變化率誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1根據(jù)GNSS信號模擬器的說明書以及GNSS信號模擬器校準(zhǔn)結(jié)果可知,GNSS信號模擬器單星信號偽距變化率誤差為0.001m/s,與定位誤差評定相似,取6顆星參與定B類評定方法,取k=2,由GNSS信號模擬器偽距變化率誤差引入的標(biāo)u1s=0.003m/s(C.8)C.2.3.2定位計時終端測速信息分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2定位計時終端測速分辨力為0.1km/h(即0.028m/s),其不確定服從矩形分布,采用B類評定方法,包含因子k=,則u2=s≈0.01m/s(C.9)C.2.3.3測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3設(shè)定測試場景的標(biāo)準(zhǔn)速度值為5km/h,測量10次,記錄測速結(jié)果見表C.3。表C.3測速結(jié)果記錄表次數(shù)i定位計時終端測速均值vi/(km/h)次數(shù)i定位計時終端測速均值vi/(km/h)15.165.025.075.135.185.145.095.155.0105.0 u3=i-1v)2≈0.05m/s(C.10)C.2.3.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表見表C.4。JJF2071—202313表C.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表不確定度來源類型值/(m/s)分布因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度/(m/s)GNSS信號模擬器偽距變化率誤差B0.006—20.003定位計時終端測速信息分辨力B0.03均勻0.01測量重復(fù)性A0.05——0.05C.2.3.5不確定度分量之間相關(guān)性估計各不確定度分量之間無相關(guān)性。C.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc=≈0.uc=≈0.05m/s被校定位計時終端的分辯力為0.1km/h時,擴展不確定度C.3當(dāng)前時刻同步誤差測量結(jié)果不確定度評定(拍照法)C.3.1測量模型U=kuc=2×0.05m/s≈0.1m/sC.3當(dāng)前時刻同步誤差測量結(jié)果不確定度評定(拍照法)C.3.1測量模型δT=(Txi-T0i)式中:δT—當(dāng)前時刻同步誤差,ms;Txi—被校定位計時終端第i次的顯示值或指示值,hh:mm:ss.ms;T0i—標(biāo)準(zhǔn)時間第i次的顯示值,hh:mm:ss.ms。C.3.2測量不確定度來源(C.11)(C.12)(C.13)測量不確定度來源主要有4方面:參考標(biāo)準(zhǔn)時間引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度、定位計時終端時間顯示分辨力(數(shù)顯角度尺分辨力)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。注:數(shù)顯式定位計時終端不確定度來源為時間顯示分辨力引入的不確定度,指針式定位計時終端不確定度來源為校準(zhǔn)所用數(shù)顯角度尺分辨力引入的不確定度。本示例以數(shù)顯式定位計時終端為例進行評定,指針式定位計時終端的當(dāng)前時刻同步誤差不確定度可參照J(rèn)JF1901—2