(高清版)GBT 39411-2020 北斗衛(wèi)星共視時間傳遞技術(shù)要求

ICS49.020V04國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T39411—2020 I 3術(shù)語、定義和縮略語 3.2縮略語 4共視設(shè)備 2 24.2性能 24.3接口 2 35.1觀測環(huán)境 35.2天線安裝 3 35.4同步觀測 36數(shù)據(jù)處理 36.1觀測數(shù)據(jù) 36.2時延改正 46.3處理步驟 6.4處理結(jié)果 47性能測試 7.1測試條件 57.2測試儀器 57.3測試方法 5附錄A(規(guī)范性附錄)共視觀測數(shù)據(jù)格式 9 IGB/T39411—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中央軍委裝備發(fā)展部提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC544)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國科學(xué)院國家授時中心、中國衛(wèi)星導(dǎo)航工程中心、海華電子企業(yè)(中國)有限公1GB/T39411—2020北斗衛(wèi)星共視時間傳遞技術(shù)要求1范圍技術(shù)要求以及性能測試方法等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于利用北斗衛(wèi)星觀測值進(jìn)行共視時間傳遞的設(shè)備研制與應(yīng)用。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T39267北斗衛(wèi)星導(dǎo)航術(shù)語3.1術(shù)語和定義GB/T39267界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1.1以北斗衛(wèi)星信號作為公共觀測源，兩地用戶在同一時刻測量本地鐘與相同衛(wèi)星鐘的時間差，經(jīng)比較兩地觀測結(jié)果，計算得到兩地時鐘時間差的比對方法。3.1.2定時偏差timingoffset接收設(shè)備輸出的時間與北斗時之間的差值。3.1.3衛(wèi)星共視時間傳遞設(shè)備satellitecommon-viewtimetransferequipment利用衛(wèi)星共視時間傳遞技術(shù)和方法實現(xiàn)時間傳遞和比對的設(shè)備。3.1.4設(shè)備時延timedelayofequipment共視接收設(shè)備的硬件時間延遲。下列縮略語適用于本文件。BDS:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDouNavigationSatelliteSystem)BDT:北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時間(BDSTime)CGCS2000:2000中國大地坐標(biāo)系(ChinaGeodeticCoordinateSystem2000)2GB/T39411—2020UTC:協(xié)調(diào)世界時(CoordinatedUniversalTime)4共視設(shè)備北斗衛(wèi)星共視時間傳遞設(shè)備的基本功能如下：b)測量本地鐘相對于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時間的時間差；c)按照規(guī)定格式自動記錄及存儲觀測數(shù)據(jù)；d)自檢和告警；e)設(shè)備應(yīng)具有初始化功能，可輸入并采用以下初始化信息進(jìn)行相關(guān)設(shè)置和計算處理：1)位置坐標(biāo)信息，以直角坐標(biāo)(笛卡爾)形式或以大地坐標(biāo)形式輸入天線相位中心位置坐標(biāo)；2)共視星表信息，具有內(nèi)部定時功能的設(shè)備則不需要此信息；3)設(shè)備時延信息，包括接收天線時延、天線電纜時延、主機(jī)單元時延(內(nèi)部時延)和本地鐘與接收機(jī)連接電纜時延；4)與觀測相關(guān)的信息，包括坐標(biāo)的參考系、接收機(jī)的類型、電離層時延的計算模型、初始化時間。4.2性能北斗衛(wèi)星共視時間傳遞設(shè)備應(yīng)具有接收和處理北斗衛(wèi)星信號、提供符合要求的本地鐘與北斗時之差的測量結(jié)果。設(shè)備時延的年變化量應(yīng)不大于3ns。經(jīng)過內(nèi)部時延、天線電纜時延和本地鐘電纜時延修正后，定時偏差應(yīng)不大于100ns。定時精密度應(yīng)不大于20ns。異地共視時間傳遞偏差應(yīng)不大于10ns。異地共視時間傳遞偏差的精密度應(yīng)不大于5ns。4.3接口設(shè)備應(yīng)具有至少一個時標(biāo)信號(1PPS)輸入接口。3GB/T39411—2020設(shè)備應(yīng)具有至少一個數(shù)據(jù)輸出接口、一個數(shù)據(jù)輸入接口。4.3.3觀測數(shù)據(jù)記錄格式觀測數(shù)據(jù)以文本文件存儲，數(shù)據(jù)記錄格式見附錄A。5觀測操作5.1觀測環(huán)境觀測環(huán)境要求如下：a)接收天線周圍仰角10°以上視野內(nèi)宜無遮擋；b)接收天線周圍無強(qiáng)磁干擾；c)接收天線周圍無接收頻率相同頻段、鄰近頻段以及諧波頻段的強(qiáng)輻射源；d)避免容易產(chǎn)生多路徑的環(huán)境；e)地質(zhì)環(huán)境相對穩(wěn)定。5.2天線安裝天線位置坐標(biāo)誤差應(yīng)小于0.1m。5.3初始化設(shè)置初始化設(shè)置要求如下：a)輸入共視星表；b)輸入設(shè)備時延；c)輸入天線坐標(biāo)；d)輸入初始化時間。同步觀測滿足條件如下：a)設(shè)備在鎖定、跟蹤衛(wèi)星信號及進(jìn)行相關(guān)計算時，均應(yīng)以UTC為參考時間；b)每個共視跟蹤周期為16min,其中前2min為準(zhǔn)備時間，此后13min為觀測時間，最后1min為計算時間，每天包含89個16min共視跟蹤段；c)在每個跟蹤周期的觀測時段中，連續(xù)跟蹤13min,每秒觀測一次，共觀測780個數(shù)據(jù)，每一時段共視觀測數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，用該段共視觀測數(shù)據(jù)的首次觀測的時刻來標(biāo)記，日期采用約化儒略d)設(shè)備應(yīng)具有連續(xù)觀測能力，不同共視跟蹤時段之間應(yīng)連續(xù)、無間隙；e)跟蹤開始時間和跟蹤的衛(wèi)星應(yīng)與共視星表中的規(guī)定相一致，多通道接收機(jī)跟蹤全部可視衛(wèi)星；f)觀測時數(shù)據(jù)采樣率為1Hz。6數(shù)據(jù)處理6.1觀測數(shù)據(jù)觀測數(shù)據(jù)應(yīng)采用原始的偽距觀測值或載波相位平滑偽距。4GB/T39411—2020對觀測值進(jìn)行以下時延改正：a)幾何時延改正；b)電離層時延改正；c)對流層時延改正；d)Sagnac效應(yīng)改正；e)接收設(shè)備內(nèi)部時延改正；f)天線電纜時延和接收機(jī)主機(jī)到本地鐘之間電纜的時延改正；g)衛(wèi)星鐘差改正。對每個觀測時段的780個觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，應(yīng)按如下步驟處理：a)按時間順序?qū)?80個觀測數(shù)據(jù)分成52組，每組15個數(shù)據(jù)，52組數(shù)據(jù)連續(xù)、不重疊；b)將步驟a)形成的52組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行最小二乘二次曲線擬合，取每組中間時刻的擬合值作為c)對步驟b)得到的52個處理結(jié)果進(jìn)行所有誤差項改正，并將經(jīng)誤差改正后的52個數(shù)據(jù)進(jìn)行最合曲線斜率及擬合殘差的均方根；d)將對流層延遲的模型改正值進(jìn)行最小二乘線性擬合，得到13min(780s)觀測時段中間時刻對流層時延模型改正值的擬合值及擬合曲線斜率；e)對電離層延遲的模型改正值進(jìn)行最小二乘線性擬合，得到13min(780s)觀測時段中間時刻電離層時延模型改正值的擬合值及擬合曲線斜率；f)對共視接收設(shè)備的電離層時延實測值進(jìn)行最小二乘線性擬合，得到13min(780s)觀測時段中間時刻電離層時延實測值的擬合值、擬合曲線斜率及擬合殘差的均方根。無電離層測量功能的共視接收設(shè)備不涉及此項處理。數(shù)據(jù)處理結(jié)果應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)跟蹤衛(wèi)星星號；其值為780s:e)觀測中間時刻的衛(wèi)星高度角；f)觀測中間時刻的衛(wèi)星方位角；g)數(shù)據(jù)處理得出的本地鐘與衛(wèi)星鐘的時差結(jié)果；h)對g)進(jìn)行線性擬合的斜率；i)數(shù)據(jù)處理得出的本地鐘與BDT的時差結(jié)果；j)對i)進(jìn)行線性擬合的斜率；k)對i)線性擬合殘差的均方根；1)對流層時延模型改正；m)對1)進(jìn)行線性擬合的斜率；GB/T39411—2020n)電離層時延模型改正值；o)對n)進(jìn)行線性擬合的斜率；p)每段觀測中間時刻電離層時延實際觀測值；q)對p)進(jìn)行線性擬合的斜率；r)p)的實測值與擬合值之差的均方根；s)每一行數(shù)據(jù)都對應(yīng)于一個衛(wèi)星同一觀測時段的觀測結(jié)果；t)用于數(shù)據(jù)處理的模型、參數(shù)和常數(shù)應(yīng)與最新版本的北斗衛(wèi)星信號控制文件或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議相一致。7性能測試7.1測試條件利用空中實際的北斗衛(wèi)星信號進(jìn)行測試。7.2測試儀器對共視設(shè)備進(jìn)行檢定的測試設(shè)備要求如下：a)所有測試設(shè)備應(yīng)有足夠的分辨力、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，其性能應(yīng)滿足被測技術(shù)性能指標(biāo)的要求；b)參照設(shè)備應(yīng)與待測共視設(shè)備為相同類型，其內(nèi)部時延、天線電纜時延和參考電纜時延已知；c)所有測試設(shè)備應(yīng)經(jīng)過計量校準(zhǔn)，檢定合格并在有效期內(nèi)。7.3測試方法7.3.1設(shè)備時延及其穩(wěn)定性測試采用如下測試步驟，測定設(shè)備內(nèi)部時延：a)將被測設(shè)備的天線和參照設(shè)備的天線分別安裝在2個相距3m～5m、周圍開闊無遮擋、無射頻干擾且CGCS2000坐標(biāo)已知的位置上，并按圖1連接設(shè)備，被測設(shè)備和參照設(shè)備采用同一個時間頻率源作為觀測參考；b)所采用的參照設(shè)備應(yīng)與待測設(shè)備為同類型，且內(nèi)部時延已知；c)觀測采用的時間頻率源的頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度均優(yōu)于10-12;d)按被測設(shè)備產(chǎn)品規(guī)范，對被測設(shè)備輸入正常工作所需的技術(shù)參數(shù)(天線坐標(biāo)、設(shè)備內(nèi)部初始時延、天線電纜時延和本地鐘電纜時延；e)按參照設(shè)備產(chǎn)品規(guī)范，對參照設(shè)備輸入正常工作所需的技術(shù)參數(shù)(天線坐標(biāo)、設(shè)備內(nèi)部時延、天線電纜時延和本地鐘電纜時延等);f)被測設(shè)備和參照設(shè)備同時共視觀測的時間不少于48h,對單通道接收設(shè)備至少觀測獲得60組，每組780s數(shù)據(jù)，對多通道接收設(shè)備至少觀測獲得120組，每組780s的跟蹤數(shù)據(jù)。56GB/T39411—2020被測設(shè)備參照改備被測設(shè)備55圖1零基線檢測的設(shè)備連接圖數(shù)據(jù)處理設(shè)備內(nèi)部時延測試的數(shù)據(jù)處理方法如下：a)按公式(1)計算被測設(shè)備與參照設(shè)備第i次觀測的內(nèi)部時延相對偏差：式中：………………ink——被測設(shè)備與參照設(shè)備第i次觀測的內(nèi)部時延相對偏差，單位為納秒(ns);-—與觀測時刻先后順序一一對應(yīng)的觀測值的序列號；——被測設(shè)備與參照設(shè)備第i次觀測所觀測到的相同衛(wèi)星的個數(shù)，對單通道接收機(jī)n=1;-——被觀測衛(wèi)星的標(biāo)識，k=1,2,…,n;次觀測所測得的本地鐘時間與衛(wèi)星k播發(fā)的BDT的時差測量值，單位為0.1納秒(0.1ns);REFBDS%——參照設(shè)備第i次觀測所測得的本地鐘時間與衛(wèi)星k播發(fā)的BDT的時差測量值，單位為0.1納秒(0.1ns)。b)按公式(2)計算設(shè)備內(nèi)部時延：式中：…………dt——被測設(shè)備內(nèi)部時延，單位為納秒(ns);dt;——被測設(shè)備觀測時所采用的內(nèi)部時延，單位為納秒(ns);m——觀測次數(shù)，對于單通道接收設(shè)備，m應(yīng)大于60,對于多通道接收設(shè)備，m應(yīng)大于120;dto——參照設(shè)備的內(nèi)部時延，單位為納秒(ns)。設(shè)備時延變化測定在相同測試環(huán)境條件下，一年內(nèi)，分別按測定設(shè)備內(nèi)部時延，并比較其差值，應(yīng)小于3ns。7.3.2定時偏差及精密度測試測試步驟采用下列步驟測量定時偏差及精密度：7a)按圖2所示連接設(shè)備；天線天線GB/T39411—2020圖2定時偏差及精密度測試的設(shè)備連接圖b)以標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源輸出的時間和頻率信號為參考，標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源輸出的時間與北斗系統(tǒng)時之間的偏差小于1ns,標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源的頻率準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于10-12,穩(wěn)定度應(yīng)優(yōu)于10-12;c)按被測設(shè)備產(chǎn)品規(guī)范，對被測設(shè)備輸入正常工作所需的技術(shù)參數(shù)(天線坐標(biāo)、設(shè)備內(nèi)部時延、天線電纜時延和參考電纜時延等);d)被測設(shè)備觀測48h以上，對單通道接收設(shè)備至少觀測獲得60組，每組780s數(shù)據(jù)，對多通道接收設(shè)備至少觀測獲得120組，每組780s的跟蹤數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理定時偏差及定時偏差精密度的數(shù)據(jù)處理如下：a)按公式(3)計算瞬時定時偏差：式中：………△;———被測設(shè)備第i次測定的定時偏差，單位為納秒(ns);△t;-——標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源第i次測定與BDT的偏差，△ti=LT—BDT,單位為納秒(ns);LT———標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源的時間，單位為納秒(ns);BDT——北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時間，單位為納秒(ns)。b)按公式(4)計算定時偏差平均值：式中：…………△,——定時偏差平均值，即為被測設(shè)備定時偏差的評定結(jié)果，單位為納秒(ns)。c)按公式(5)計算定時標(biāo)準(zhǔn)偏差s,:式中：…………s,——定時標(biāo)準(zhǔn)偏差，即為被測設(shè)備的定時偏差精密度評定結(jié)果。7.3.3共視時間傳遞偏差及精密度測試測試步驟共視法時間傳遞偏差及精密度的測試步驟如下：8GB/T39411—2020a)在A、B兩地，按圖3所示連接被測設(shè)備A和設(shè)備B;BDS衛(wèi)星北斗共視時間傳遞設(shè)備AL共視數(shù)據(jù)交換鏈路圖3共視時間傳遞偏差及偏差精密度測試b)按被測設(shè)備產(chǎn)品規(guī)范，對兩地被測設(shè)備輸入正常工作所需的技術(shù)參數(shù)(天線坐標(biāo)、設(shè)備內(nèi)部時延、天線電纜時延和參考電纜時延等);c)兩地被測設(shè)備同時觀測至少48h,對單通道接收設(shè)備至少觀測獲得60組，每組780s數(shù)據(jù)，對多通道接收設(shè)備至少觀測獲得120組，每組780s的跟蹤數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理共視時間傳遞偏差的數(shù)據(jù)處理如下：a)按公式(6)計算第i次觀測的共視時間傳遞偏差：式中：d△;——兩地設(shè)備第i次觀測的共視時間傳遞偏差，單位為納秒(ns);REFBDSki——A地被測設(shè)備第i次觀測所測得的本地時間與衛(wèi)星k播發(fā)的BDT的時差測量值，單位為0.1納秒(0.1ns);REFBDSgi——B地被測設(shè)備第i次觀測所測得的本地時間與衛(wèi)星k播發(fā)的BDT的時差測量值，單位為0.1納秒(0.1ns);△;_AB———兩地鐘第i次觀測時的實際偏差，單位為納秒(ns)。b)按公式(7)計算共視時間傳遞偏差平均值△cy:…………△cv——共視時間傳遞偏差的評定結(jié)果，單位為納秒(ns)。c)按公式(8)計算共視標(biāo)準(zhǔn)偏差Scv:Scv——共視標(biāo)準(zhǔn)偏差，即為被測設(shè)備的共視時間傳遞的精密度評定結(jié)果，單位為納秒(ns)。scv值應(yīng)不大于5ns(1σ)。9GB/T39411—2020(規(guī)范性附錄)A.1觀測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A.1.1觀測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)共視觀測數(shù)據(jù)格式參考國際時頻咨詢委員會下屬時間傳遞工作組(CGGTTS)制定的技術(shù)要求并與之兼容。觀測數(shù)據(jù)由以下部分組成：a)文件標(biāo)識部分：第1行～第16行；b)空白行：第17行；c)數(shù)據(jù)類別行：第18行；d)數(shù)據(jù)量綱標(biāo)識行：第19行；共視觀測數(shù)據(jù)中文件標(biāo)識部分及數(shù)據(jù)類別行中縮寫詞及其含義見表A.1。表A.1縮寫詞及其含義序號縮寫詞含義1AZTH每個觀測時間段的中間時刻的衛(wèi)星方位角2共視類別3校驗和4DSGREFBDS的實測值與擬合值之差的均方根5每個觀測時間段的中間時刻的衛(wèi)星高度角6衛(wèi)星頻率編號(頻率通道號)7FRC進(jìn)行偽距測量的載波頻率以及調(diào)制碼信息8HC接收機(jī)硬件的通道號9星歷標(biāo)識號MSIO的實測值與擬合值之差的均方根MJD約化儒略日MDIO每段觀測中間時刻電離層的模型時延MDTR每段觀測中間時刻對流層的模型時延MSIO每段觀測中間時刻電離層時延實際觀測值REFBDS在每個觀測時間段的中間時刻，本地參考時間與衛(wèi)星系統(tǒng)時間之差GB/T39411—2020表A.1(續(xù))序號縮寫詞含義在每個觀測時間段的中間時刻，本地參考時間與衛(wèi)星鐘時間之差衛(wèi)星星號或波束號對MDIO進(jìn)行線性擬合的斜率對MDTR進(jìn)行線性擬合的斜率對MSIO進(jìn)行線性擬合的斜率對REFBDS進(jìn)行線性擬合的斜率對REFSV進(jìn)行線性擬合的斜率開始觀測的時刻(參考UTC時間)每段觀測時間長度A.2標(biāo)識第1行：“CGGTTS*BDS*DATE*FORMAT*V共計34列(當(dāng)N<100)。第2行：“REV*DATE*=*”YYYY“-”MM“-”DD共計21列。BER件號。A.2.4接收機(jī)通道數(shù)北斗接收機(jī)的通道數(shù)，共計7列(當(dāng)CH<100)。第5行：“IMS*=*”SOFTWARENUMBERIMS=99999。第6行：“LAB*=*”LABORATORYGB/T39411—2020A.2.7天線坐標(biāo)信息第7行：“X*=*”XCOORDINATE“×m”第8行：“Y*=*”YCOORDINATE“×m”第9行：“Z*=*”ZCOORDINATE“×m”第7行、第8行、第9行為天線在CGCS2000坐標(biāo)系中的X、Y、Z坐標(biāo)值，單位為米(m),小數(shù)點后至少保留兩位有效數(shù)字。A.2.8天線坐標(biāo)所屬的參考框架第10行：“FRAME*=*”FRAME為天線坐標(biāo)所屬的參考框架。A.2.9天線坐標(biāo)備注第11行：“COMMENTS*=*”COMMENTS關(guān)于天線坐標(biāo)的備注或說明。A.2.10接收機(jī)時延第12行：“INT*DLY*=*”INTERNALDELAY“*ns”為接收北斗衛(wèi)星信號的接收機(jī)內(nèi)部時延量，單位為納秒(ns),小數(shù)點后至少一位數(shù)。第13行：“CAB*DLY*=*”CABLEDELAY“*ns”為北斗衛(wèi)星信號從天線到接收機(jī)主機(jī)的電纜傳播時延，單位為納秒(ns),小數(shù)點后至少一位數(shù)。A.2.12本地鐘電纜時延第14行：“REF*DLY*=*”REFERENCEDELAY“*ns”為時間信號從本地鐘到接收機(jī)的電纜傳播時延，單位為納秒(ns),小數(shù)點后至少一位數(shù)。A.2.13參考時間標(biāo)識符第15行：“REF*=*”REFERENCE輸入接收機(jī)的參考時間的標(biāo)識符。A.2.14校驗和第16行：“CKSUM*=*”XX數(shù)據(jù)校驗和：用16進(jìn)制表示，模256,包含完整的文件標(biāo)識部分字符的ASCII碼值，以第一行“CG-GTTS”的“C”開頭，包括所有以“*”表示的空格[對應(yīng)的ASCII碼值為20(16進(jìn)制)],以第16行“=”號后面的空格作為結(jié)束標(biāo)志，處理空格之前字符的校驗和。不包括共計10列。第17行：空白行。GB/T39411—2020A.4數(shù)據(jù)類別A.4.1無電離層時延測量值“SAT*CL**MJD**STTIME*TRKL*ELV*AZTH***REFSV******SRSV*****REFBDS*****IOE*MDTR*SMDT*MDIO*SMDI*FR*HC*FRC*CK”共計113列?！癝AT*CL**MJD**STTIME*TRKL*ELV*AZTH***REFSV******SRSV*****REFBDS****IOE*MDTR*SMDT*MDIO*SMDI*MSIO*SMSI*ISG*FR*HC*FRC*CK”共計127列。A.5數(shù)據(jù)量綱標(biāo)識“************×hhmmss**s*×.1dg*.1dg****.1ns*****.1ps/s****.1ns.1