JJF 2071-2023 便携式智能定位计时终端校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2071—2023便携式智能定位计时终端校准规范CalibrationSpecificationforPortableIntelligentPositioningandTimingTerminals2023-10-12发布2024-04-12实施国家市场监督管理总局发布便携式智能定位计时终端校准规范CalibrationSpecificationforPortableIntelligentPositioningandTimingTerminals􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣􀧣􀧣􀧣JJF2071—2023归口单位:全国卫星导航应用专用计量测试技术委员会主要起草单位:北京市计量检测科学研究院中国科学院国家授时中心参加起草单位:北京无线电计量测试研究所辽宁省计量科学研究院中国信息通信研究院本规范委托全国卫星导航应用专用计量测试技术委员会负责解释JJF2071—2023本规范主要起草人:仲崇霞(北京市计量检测科学研究院)梁炜(北京市计量检测科学研究院)高春柳(北京市计量检测科学研究院)李变(中国科学院国家授时中心)参加起草人:阎栋梁(北京无线电计量测试研究所)李诺(辽宁省计量科学研究院)陈晓晨(中国信息通信研究院)JJF2071—2023目录引言(Ⅱ)………………………………………………………………………………………1范围(1)……………………………………………………………………………………2引用文件(1)………………………………………………………………………………3概述(1)……………………………………………………………………………………4计量特性(1)………………………………………………………………………………4.1定位偏差(1)……………………………………………………………………………4.2测速偏差(1)……………………………………………………………………………4.3当前时刻同步误差(1)…………………………………………………………………5校准条件(2)………………………………………………………………………………5.1环境条件(2)……………………………………………………………………………5.2测量标准及其他设备(2)………………………………………………………………6校准项目和校准方法(2)…………………………………………………………………6.1校准项目(2)……………………………………………………………………………6.2校准方法(3)……………………………………………………………………………7校准结果表达(6)…………………………………………………………………………8复校时间间隔(6)…………………………………………………………………………附录A原始记录参考格式(7)……………………………………………………………附录B校准证书内页参考格式(9)………………………………………………………附录C测量结果的不确定度评定示例(10)………………………………………………ⅠJJF2071—2023引言JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。本规范包含了对便携式智能定位计时终端的计量要求和具体校准项目,计量特性主要包括定位偏差、测速偏差和当前时刻同步误差。本规范为首次发布。ⅡJJF2071—2023便携式智能定位计时终端校准规范1范围本规范适用于具有全球导航卫星系统卫星导航定位、计时功能的便携式智能定位计时终端的校准。2引用文件本规范引用下列文件:JJG722标准数字时钟检定规程JJF1403全球导航卫星系统(GNSS)接收机(时间测量型)校准规范JJF1901指针式精密时钟校准规范凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3概述便携式智能定位计时终端(以下简称定位计时终端)通过接收全球导航卫星系统(GNSS)信号实现自主定位和计时,主要由主控制器、定位模块、授时模块、电池等部分组成,部分终端还包括存储单元和显示屏,其组成如图1所示。定位计时终端被广泛应用于户外探险、野外郊游、灾区救援、军队协同作战等领域。图1便携式智能定位计时终端组成原理框图4计量特性4.1定位偏差优于15m。4.2测速偏差优于±1km/h。4.3当前时刻同步误差a)优于±1μs(有1PPS输出);1JJF2071—2023b)优于±1s(无1PPS输出)。注:1对于有测速功能的定位计时终端可参考计量特性4.2的要求。2以上技术指标不用于合格性判定,仅供参考。5校准条件5.1环境条件a)环境温度:(20±5)℃;b)环境相对湿度:≤80%;c)电压:220(1±10%)V,频率:50(1±2%)Hz;d)周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。5.2测量标准及其他设备5.2.1标准时间频率源a)与UTC(CN)的时间偏差:优于±50ns;显示分辨力:1ms;b)相对频率偏差:优于±1×10-9。5.2.2GNSS信号模拟器a)输出频点:支持被校定位计时终端可接收的GNSS信号频点;b)信号功率:输出范围(-150~-110)dBm,绝对功率误差:优于±2dB;c)内部时基相对频率偏差:优于±1×10-8。5.2.3GNSS基准点点坐标不确定度:U=0.1m,k=2。5.2.4数显角度尺a)测量范围:0°~360°;b)分辨力:0.05°。5.2.5时间间隔测量仪a)具备外频标输入功能;b)时间间隔测量分辨力:优于0.01μs。5.2.6OTA测试暗室屏蔽效能:80dB(1GHz~3GHz)。5.2.7高清照相机a)像素:≥4096×1024;b)防抖动。6校准项目和校准方法6.1校准项目校准项目及对应校准方法见表1。2JJF2071—2023表1校准项目及对应校准方法一览表序号校准项目名称校准方法对应条款1外观及功能检查6.2.12定位偏差6.2.23测速偏差6.2.34当前时刻同步误差6.2.46.2校准方法6.2.1外观及工作正常性检查用目测的方法检查定位计时终端的外观和结构。被校定位计时终端不应有影响正常运行和读数的机械损伤、故障和异常现象。6.2.2定位偏差6.2.2.1GNSS信号模拟器法a)仪器连接如图2所示。图2GNSS信号模拟器法测量仪器连接示意图b)GNSS信号模拟器仿真标准位置静态场景可见卫星不少于6颗,暗室转台接收信号功率电平推荐为-120dBm或按厂家说明书要求。c)启动GNSS信号模拟器静态场景仿真,待被校定位计时终端显示或输出第一个定位值后,等待3min进行收敛(或按仪器厂家说明书规定的收敛时间)。再连续运行15min,期间采集被校定位计时终端输出数据(采样时间间隔推荐为1s)或每30s记录一次显示定位数据值(xi,yi,zi)。d)GNSS信号模拟器仿真标准位置值为(x0,y0,z0),被校定位计时终端定位值为(xi,yi,zi)。计算GNSS信号模拟器仿真标准值与被校定位计时终端测量平均值之差Δx、Δy、Δz,由式(1)计算被校定位计时终端的定位偏差。δp=Δx2+Δy2+Δz2(1)式中:δp———被校定位计时终端的定位偏差,m;Δx、Δy、Δz———GNSS信号模拟器仿真标准值与被校定位计时终端测量平均值之差,m。6.2.2.2GNSS基准点法3JJF2071—2023a)将被校定位计时终端固定在GNSS观测墩中心位置,观测墩坐标值为(x0,y0,z0)。b)待被校定位计时终端显示或输出第一个定位值后,等待3min进行收敛(或按仪器厂家说明书规定的收敛时间)。再连续运行15min,期间采集被校定位计时终端输出数据(采样时间间隔推荐为1s)或每30s记录一次显示定位数据值(xi,yi,zi)。c)计算观测墩坐标值与被校定位计时终端测量平均值之差Δx、Δy、Δz,由式(1)计算被校定位计时终端的定位偏差。注:被测定位计时终端解算的坐标多为大地坐标系坐标,需转换为地心地固坐标系坐标,再做进一步计算。6.2.3测速偏差a)仪器连接如图2所示。b)将GNSS信号模拟器测试场景设为匀速直线运动场景,可见卫星不少于6颗,暗室转台接收信号功率电平推荐为-120dBm或按厂家说明书要求,场景速度分别为2km/h、5km/h、10km/h和20km/h。c)启动GNSS信号模拟器动态场景仿真,设定场景速度值为2km/h,待被校定位计时终端显示或输出第一个速度值后,等待3min进行收敛(或按仪器厂家说明书规定的收敛时间)。再连续运行15min,期间采集被校定位计时终端输出数据(采样时间间隔推荐为1s)或每30s记录一次显示速度值。d)GNSS信号模拟器仿真标准速度值为v0,被校定位计时终端速度值为vi,其平均值为vi。由式(2)计算定位计时终端的测速偏差。Δv=v0-vi(2)式中:Δv———被校定位计时终端的测速偏差,km/h;v0———GNSS信号模拟器仿真标准速度值,km/h;vi———被校定位计时终端速度测量值的平均值,km/h。e)设定其他的场景速度值,重复步骤c)进行校准。6.2.4当前时刻同步误差6.2.4.1拍照法a)通过转发天线将室外天线接收的导航卫星信号转发到实验室内,或确保实验室内可接收到导航卫星信号,确认被校定位计时终端处于锁定卫星信号的状态。b)将被校定位计时终端与标准时间输出信号显示屏置于高清照相机的同一视场内。c)将高清照相机置于被校定位计时终端正前方,并确保拍摄角度与被校定位计时终端显示屏幕垂直,设置自动拍照模式并拍照获取当前时刻被校定位计时终端与标准时间的图像。d)记录标准时间当前时刻的显示值T0i和被校定位计时终端当前时刻显示值或指示值Txi。e)对于指针式显示屏,需先读出其时针和分针所指示的读数,然后用数显角度尺4JJF2071—2023测量出被校定位计时终端显示屏的图像中秒针偏离零点零分零秒的角度,计算出当前时刻的秒读数(可精确到毫秒)。记录被校定位计时终端当前时刻指示值Txi。f)同样的方法测量10次,取10次测量的标准时间与被校定位计时终端当前时刻值差值的平均值作为当前时刻同步误差的校准结果,由式(3)计算。δT=110∑10i=1(Txi-T0i)(3)式中:δT———当前时刻同步误差,ms;Txi———被校定位计时终端第i次的显示值或指示值,hh:mm:ss.ms;T0i———标准时间第i次的显示值,hh:mm:ss.ms。注:拍照法适用于没有1PPS输出,仅有时刻显示或指示值的定位计时终端。6.2.4.2时间间隔测量仪法a)仪器连接如图3所示,图a)为用真实导航卫星信号测试的测量仪器连接示意图,图b)为用GNSS信号模拟器测试的测量仪器连接示意图。标准时间频率源输出的标准频率加载到时间间隔测量仪和GNSS信号模拟器的外参考输入端。a)b)图3时间间隔测量仪法当前时刻同步误差测量仪器连接示意图b)用真实导航卫星信号测试时,通过转发天线将室外天线接收的导航卫星信号转发到实验室内,或确保实验室内可接收到导航卫星信号,确认被校定位计时终端处于锁定卫星信号的状态;用GNSS信号模拟器测试时,将GNSS信号模拟器发出的射频信号接入暗室内,通过暗室内的发射天线发射信号,被测定位计时终端置于暗室内接收GNSS信号模拟器的信号,并保持信号锁定状态。c)被校定位计时终端输出的1PPS接入时间间隔测量仪的启动输入端。d)标准时间频率源的1PPS[图a)]或GNSS信号模拟器的1PPS[图b)]接入到时间间隔测量仪的停止输入端。e)将时间间隔测量仪的闸门时间设为1s,连续测量300s,计算测量结果的平均值τ作为被校定位计时终端当前时刻同步误差的校准结果。注:时间间隔测量仪法适用于既有时刻显示或指示值又有1PPS输出的定