全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)測試用電磁環(huán)境技術規(guī)范

T/ZKJXX×××××—××××1全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)測試用電磁環(huán)境技術本標準規(guī)定了全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)測試用電磁環(huán)境的一般要求、技術要求、檢驗等內(nèi)容。下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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。GB4824-2013工業(yè)科學和醫(yī)療射頻設備騷擾特性限值和測量方法GB/T19391-2003全球定位系統(tǒng)(GPS)術語及定義GB/T1.1-2009標準化工作導則第一部分：標準的結構和編寫GB/T12190-2006高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法GB/T2423.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A：低溫GB/T2423.2-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B：高溫GB/T12499-1990銣原子頻率標準測試方法BD41001-2015北斗/全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機數(shù)據(jù)自主交換格式BD41004-2015北斗/全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機導航定位數(shù)據(jù)輸出格式BD420012-2015北斗/全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）信號模擬器性能要求與測試方法GB/T19391界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1定位精度accuracyofpositioning衛(wèi)星導航接收機通過對衛(wèi)星信號測量值解算出的定位位置值與真實值的偏差。3.2測速精度accuracyofvelocitymeasurement衛(wèi)星導航接收機通過對衛(wèi)星信號測量值解算出的速度值與真實速度的偏差。3.3干信比jammingtosignalrat干擾信號功率和衛(wèi)星信號功率的比值，常用分貝表示。4縮略語下列縮略語適用于本標準。BDS——BeiDouNavigationSatelliteSystem，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)；Galileo——GalileoNavigationSatelliteSystem，伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)；GLONASS——GlobalNavigationSatelliteSystem，格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)；GNSS——GlobalNavigationSatelliteSystem，全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)；GPS——GlobalPositioningSystem，全球定位系統(tǒng)；pps——PulsePerSecond，秒脈沖。5.1規(guī)范性測試用電磁環(huán)境所涉及的控制協(xié)議、傳輸協(xié)議、接口協(xié)議等應符合BD41001-2015北斗/全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機數(shù)據(jù)自主交換格式、BD41004-2015北斗/全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機導航定位數(shù)據(jù)輸出格式相關部分的規(guī)定T/ZKJXX×××××—××××2測試用電磁環(huán)境應采用成熟的技術和設備，關鍵設備、關鍵數(shù)據(jù)、關鍵程序模塊應具有較強的容錯和系統(tǒng)的自恢復和被恢復能力，能夠持續(xù)穩(wěn)定運行。5.3擴展性在設計測試用電磁環(huán)境時應采取模塊化設計，以便于系統(tǒng)在規(guī)模和功能上升級擴充。5.4操作性測試用電磁環(huán)境應提供清晰、簡潔、友好的人機交互界面、操作應簡便、靈活、易學易用。信號源模擬載體運動軌跡參考數(shù)據(jù)測試環(huán)境內(nèi)被測導航接收機定位結果衛(wèi)星導航測試用電磁環(huán)境一般由信號源、測試環(huán)境、測試評估、時頻基準、信號檢測設備組成。信號源包括衛(wèi)星導航信號模擬源、干擾信號模擬源等，為測試環(huán)境提供多種射頻信號；信號分配設備實現(xiàn)導航信號、干擾信號、時頻信號等信號的合路、分路、切換與分配；測試環(huán)境實現(xiàn)不同入射方向的衛(wèi)星星座信號和干擾信號的發(fā)射，模擬測試用電磁環(huán)境。測試環(huán)境包括微波暗室、發(fā)射天線、測試轉臺等設備；測試評估設備接收測試環(huán)境內(nèi)被測接收機的定位結果，對被測接收機的性能進行測試評估；時頻基準為電磁環(huán)境提供時頻信號，對系統(tǒng)設備進行同步；信號檢測設備對測試環(huán)境中的信號進行檢測，監(jiān)測測試用信號的質量。衛(wèi)星導航測試用電磁環(huán)境組成如圖1所示。信號源模擬載體運動軌跡參考數(shù)據(jù)測試環(huán)境內(nèi)被測導航接收機定位結果測試評估導航/干擾導航/干信號分配設備被測接收機測試環(huán)境信號檢測信號信號時頻信號擾/時頻 信號時頻信號導航/干擾導航/干擾導航/干信號分配設備被測接收機測試環(huán)境信號檢測信號信號時頻信號擾/時頻 信號時頻信號信號源時頻信號…時頻信號時頻基準6.2接口要求衛(wèi)星導航測試用電磁環(huán)境所涉及的控制協(xié)議、傳輸協(xié)議、接口協(xié)議等應符合BD41001-2015北斗/全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機數(shù)據(jù)自主交換格式、BD41004-2015北斗/全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收機導航定位數(shù)據(jù)輸出格式相關部分的規(guī)定；可直接通過計算機與儀器儀表進行信號和信息檢測與監(jiān)測。7.1功能要求7.1.1數(shù)字仿真功能T/ZKJXX×××××—××××3(1)具備電離層延遲效應模擬功能，支持電離層模型選擇與參數(shù)配置；(2)具備對流層延遲效應模擬功能，支持對流層模型選擇與(1)具備靜態(tài)、動態(tài)軌跡模擬功能，其中動態(tài)軌跡運動載體包括汽車、飛機、衛(wèi)7.1.2信號生成與分配功能1)導航信號模擬功能(1)具備GPS、GLONASS、BDS、Galileo導航系統(tǒng)信號模擬功能；(2)具備信號調整模式、信號功率、閏秒等參數(shù)調整功能。2)干擾信號模擬功能具備壓制式和欺騙式干擾信號模擬功能。壓制式干擾信號包括連續(xù)波、掃頻、調頻、脈沖、窄帶噪聲、寬帶噪聲等信號類型；欺騙式干擾包括轉發(fā)式、生成式等信號類型。3)時頻信號生成功能具備1pps、10MHz等時頻基準信號的生成功能。4)信號分配功能具備按照測試需求進行導航信號、干擾信號、時頻信號的合路、分路、切換、分配等控制功能。7.1.3信號檢測功能7.1.4測試評估功能測試評估功能應包括非干擾情況和干擾情況下的性能測試與評估7.2性能要求7.2.1信號數(shù)量7.2.2信號入射方向T/ZKJXX×××××—××××47.2.3信號頻率7.2.4信號精度7.2.5信號質量3）相位噪聲：-75dBc/H7.2.6信號功率7.2.7信號動態(tài)7.2.8微波暗室T/ZKJXX×××××—××××57.2.10轉臺轉動范圍：方位角0°~360°;俯仰角0°~90°。7.3標校性能具備信號功率等環(huán)境參數(shù)的在線檢測功能和自動/手動標校功能。信號功率標校誤差：優(yōu)于0.5dB；信號時延標校誤差：優(yōu)于0.3ns。7.4環(huán)境適應性溫度：10℃~25℃;濕度：10%～80%。電磁環(huán)境設備符合GB4824-20131組B類設備要求。8.1檢驗目的確定電磁環(huán)境是否滿足本標準技術要求。8.2檢驗類型首次檢驗：電磁環(huán)境建成正式運行之前進行首次檢驗；周期檢驗：電磁環(huán)境建成正式運行之后每年進行1次周期檢驗。8.3檢驗條件1)大氣條件：溫度：10℃~25℃;濕度：10%～80%；2)檢驗儀器設備應在計量部門檢定合格，并在有效期內(nèi)；3)檢驗儀器設備的精度應符合檢驗要求；4)檢驗前需連續(xù)運行1小時以上。8.4檢驗項目T/ZKJXX×××××—××××61數(shù)字仿真+ A.12射頻信號生成與分配+-A.23信號檢測+-A.34測試評估+-A.45信號數(shù)量+-B.16信號入射方向+-B.27信號頻率++B.38信號精度++B.4；B.59信號質量++B.6；B.7信號功率++B.8；B.9信號動態(tài)+ B.10；B.11；B.12微波暗室屏蔽性能+ B.13微波暗室靜區(qū)反射電平+ B.14微波暗室靜區(qū)場幅度均勻性+-B.15++B.16+-B.17標校性能++8.5.3環(huán)境適應性+-8.5.4+-8.5.5注：“+”為應檢項目；“”為可不檢項目。8.5檢驗方法8.5.1功能檢驗8.5.2性能檢驗8.5.3標校性能8.5.4環(huán)境適應性按照GB/T2423.1-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗》第2部分：試驗方法試驗A：低溫和GB/T2423.2-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗》第2部分：試驗方法試驗B：高溫方法進行。按照GB4824-2004試驗方法要求進行檢驗。T/ZKJXX×××××—××××7A.1數(shù)學仿真功能衛(wèi)星信號模擬器能夠加載星歷和歷書完成GPS、GLONASS、BDS和Galileo衛(wèi)星星座的構建，能夠對流層等誤差仿真功能；設置用戶載體運動參數(shù)，包括靜態(tài)、勻速、勻加速等，檢驗是否具有載體軌跡仿真功能。A.2信號生成與分配功能按產(chǎn)品詳細技術規(guī)范進行檢驗。A.3信號檢測功能按產(chǎn)品詳細技術規(guī)范進行檢驗。A.4測試評估功能按產(chǎn)品詳細技術規(guī)范進行檢驗。T/ZKJXX×××××—××××8B.1信號數(shù)量設計保證滿足本規(guī)范7.2.1節(jié)要求。B.2信號入射方向設計保證滿足本規(guī)范7.2.2節(jié)要求。使用仿真控制軟件依次輸出各個頻點單星單載波信號，用頻譜儀觀察中心頻率和信號帶寬利用高采樣示波器及示波器自帶的時延統(tǒng)計功能在模擬器射頻輸出進行時域觀測，在靜態(tài)情況下，記錄其均值，然后調整衛(wèi)星的徑向距離，使其變化0.05m，使用高分辨率采樣示波器，可以完成該項12偽距=9000，偽距速度=0、偽距加速度=0和偽距345利用示波器在射頻進行時域觀測，載入特殊場景，測試中需要針對偽距變化0.005m/s-10s、20s進行測量，場景描述見場景Sim2.1和Sim2.2，輸出單頻點的單顆衛(wèi)星信號，調制方式為單載波，分別觀察各頻點單載波相位在偽距變化前和變化后與模擬器1pps的相位差，記錄其均值。12模擬器輸出設置為單顆靜止狀態(tài)，產(chǎn)生待測星座、待測頻點的信號，調制方式設置為單載波，場T/ZKJXX×××××—××××9景描述見Sim3.1，輸出射頻信號為測試單載波；用頻譜分析儀觀測信號發(fā)射帶寬內(nèi)的最大雜波功率和二次諧波點的諧波功率。1設置衛(wèi)星導航模擬器輸出信號為單顆靜止狀態(tài)，產(chǎn)生待測星座、待測頻點的信號，調制方式設置為測試單載波，與所模擬用戶接收機位置的徑向距離為固定值，場景描述見Sim3.1，輸出射頻信號設為最大功率，將模擬源標校端口輸出的射頻信號輸入頻譜分析儀進行相位噪聲測試。場景描述見Sim3.1，設置輸出為單星單載波，信號的輸出功率為-50dBm；以0.2dB分辨率指標作為步進，設置模擬器顯控軟件輸出功率依次增大或減小5次，記錄頻譜分析儀測得的實際輸出功率Pi（i=1,2,…,5）；計算功率分辨率Pi=Pi-Pi-1，（i=1,2,…,5），結果保留兩位小數(shù)，可得功率分辨率。場景描述見Sim3.1，設置輸出為單星單載波，信號的輸出功率P為-50dBm；測試得到實際輸出功率Pm與理論功率值P相比較，得到功率準確度。利用頻率計數(shù)器對模擬器頻率進行測試。模擬勻速運動，通過頻率計數(shù)器測量檢測儀輸出射頻信號的多普勒頻偏fd，利用速度與fd的關系：c(c為光速)，計算模擬器最大速度。最大速度計算值與理論值的差值為速度精度。123T/ZKJXX×××××—××××用速度與fd的關系為光速，t＝1s)，計算最大加速度。最大加速度計算值與理論值利用速度與fd的關系：j=2為光速，t＝1s，j為加加速度)，計算最大加加速度。屏蔽效能測試參考GB/T12190-2006高性能屏蔽室屏蔽效能的測量方法，在吸波材料安裝以前進行，測試示意圖如圖B.2所示。主要測試部位包括屏蔽門、濾波器、波導管、信號接口板等，測試頻率：0.5GHz、3GHz。其中d1：發(fā)射天線與接收天線間距離；d2：發(fā)射天線距屏蔽體的距線距屏蔽體的距離t：屏蔽體厚度2mm。測試距離見表B.5所示。T/ZKJXX×××××—××××測試步驟：1）按照圖B.2屏蔽效能檢測示意圖連接儀器設備，在沒有屏蔽體的空間，根據(jù)表B.1標準測試距離進行參考測量，記下每個頻率的發(fā)射功率和接收到的參考測量值。2）將接收系統(tǒng)與發(fā)射系統(tǒng)分別放在屏蔽體（門、波導窗、濾波器、接口板等）內(nèi)外，保持信號源發(fā)射功率不變，記下接收到測量值。3）根據(jù)屏蔽效能計算公式SE=E1-E2計算出屏蔽體的屏蔽效能。靜區(qū)反射電平測試在暗室內(nèi)設備安裝前測試，保證暗室設計靜區(qū)符合設計要求。測試連接示意圖如圖B.3所示。測試頻率至少包括0.5GHz、1GHz、2GHz、3GHz。轉臺發(fā)射天線接收天線轉臺低損耗電纜低損耗電纜低損耗電纜△低損耗電纜△△△發(fā)射天線升降桿接收天線掃描架發(fā)射天線升降桿低噪聲放大器信號源接收設備信號源接收設備掃描架控制器計算機微波暗室的靜區(qū)一般是位于縱軸上一個圓柱體，近似用長方體來描述其邊界。下面以一個典型靜區(qū)來說明行程線的選取。T/ZKJXX×××××—××××如圖B.4所示，以長方體ABCDEFGJ來表示待測的微波暗室靜區(qū)，靜區(qū)中心為O。通過靜區(qū)中心的三條典型線XY、KL、MN。其中平行于微波暗室軸線方向的線稱為縱向線（如MN平行于地面且垂直于縱向線的線稱為橫向線（如XY）；垂直于地面且垂直于縱向線的線稱為垂直線（如KL）?？蛇x擇三條典型線行程線（XY、KL、MN）。2）探測方向選取對于縱向線探測方向的選取，如圖B.5所示。從微波暗室上方俯視，面對發(fā)射源，平行于微波暗室縱向軸線的方向定為0°方向。以順時針方向依次定義圓周360°各方向。在實際測試中縱向線的探測方位角以30°間隔選取。選擇以下特定角度：0°、150°、180°、210°。其中每條縱向線的0°方向測得的信號可作為這條行程線其它角度測試的參考電平，這時主要測量后墻的反射。對于橫向線探測方向的選取，如圖B.5所示。以順時針方向依次定義圓周360°各方向。在實際270°、300°。其中每條水平橫向線的0°方向測得的信號可作為這條行程線其它角度測試的參考電平，這時主要測量側墻的反射。在垂直線方向采用相同原理測量暗室頂部和地面的發(fā)射。3）行程線的命名便于區(qū)別探測天線在不同頻率、不同行程線、不同探測方向、不同極化時的采集曲線，特作如下T/ZKJXX×××××—××××其中，“測量頻率”用數(shù)字表示，單位一般為GHz?！靶谐叹€”用上述定義的英文字母表示?！胺轿唤恰焙汀案┭鼋恰庇脭?shù)字表示，單位是度?！皹O化”用H和V表示，“H”表示水平極化，“V”表示垂直極化。如：03KL000H+45表示測量頻率為3GHz，行程線為KL，方位角0°,極化為水平，仰角4）測試步驟(1)按圖B.3連接好測試系統(tǒng)，發(fā)射天線放置在某個測試位置上。(2)先測縱向線的反射電平。調整好探測（接收）天線在參考電平方向，沿待測的行程線移動探測天線并記錄接收信號曲線，測試曲線作為這條縱向線的參考電平線。(3)將接收天線方向在0°~360°范圍內(nèi)以規(guī)定間隔角度改變探測方向，接收天線沿這條測量行程線移動，并記錄空間駐波曲線。(4)再測橫向線的反射電平。調整好探測（接收）天線在參考電平方向，沿待測的行程線移動探測天線并記錄接收信號曲線，測試曲線作為這條橫向線的參考電平線。(5)將接收天線方向在0°~360°范圍內(nèi)以規(guī)定間隔角度改變探測方向，接收天線沿這條測量行程線移動，并記錄空間駐波曲線。(6)最后測垂直線的反射電平。調整好探測（接收）天線在參考電平方向，沿待測的行程線移動探測天線并記錄接收信號曲線，測試曲線作為這條垂直線的參考電平線。(7)將接收天線以規(guī)定俯仰角度改變方向，接收天線沿測量行程線移動并記錄空間駐波曲線。(9)改變頻率、行程線和發(fā)射天線位置等條件重復上述(2)～(8)測量。(10)處理以上記錄的數(shù)據(jù)，計算出各條行程線反映出的靜區(qū)反射電平值。以接收天線指向為零度參考方向時掃描得到的接收電平的最大值作為參考零進行過歸一化數(shù)據(jù)ED10o.o5D+1具體測試方法如下：1）測試頻率：0.5GHz、1GHz、2GHz、3GHz。(1)與靜區(qū)反射電平的測試方法類似，放置好發(fā)射天線。(2)接收天線在通過靜區(qū)中心的橫向線上移動，方位角保持0°,其接收信號電平