JJF 2071-2023 便攜式智能定位計時終端校準規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范JJF20712023便攜式智能定位計時終端校準規(guī)范i i ii

i t

ei i ii

i t

e liii sii s-

- -

-20231012發(fā)布-

- -

-國

家

市

場

監(jiān)

督

管

理

總

局 發(fā)

布JJF2071—2023便攜式智能定位計時終端校準規(guī)范i i ii

ii i ii

ie li iiPortablIntelgentPostoningsandTimingTerminals

JJF20712023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)委員會負責(zé)解釋JJF2071—2023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)JJF2071—2023目 錄1引言

………………………

(Ⅱ)11

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

當前時刻同步誤差…………………

(1)5

校準條件………………

(2)5.1

環(huán)境條件……………

(2)5.2

測量標準及其他設(shè)備………………

(2)6

校準項目和校準方法…………………

(2)6.1

校準項目……………

(2)6.2

校準方法……………

(3)7

校準結(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

………………

(0)ⅠJJF2071—2023引 言JJF1071—2010

《國家計量校準規(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項目,計量特性主要包括定位偏差、測速偏差和當前時刻同步誤差。本規(guī)范為首次發(fā)布。ⅡJJF2071—2023便攜式智能定位計時終端校準規(guī)范1

范圍本規(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、計時功能的便攜式智能定位計時終端的校準。2

引用文件本規(guī)范引用下列文件:JJG722

標準數(shù)字時鐘檢定規(guī)程JJF1403

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

(GNSS)

接收機

(時間測量型)

校準規(guī)范JJF1901

指針式精密時鐘校準規(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。3

概述便攜式智能定位計

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。定位計時終端被廣泛應(yīng)用于戶外探險、野外郊游、災(zāi)區(qū)救援、軍隊協(xié)同作戰(zhàn)等領(lǐng)域。圖1

便攜式智能定位計時終端組成原理框圖4

計量特性4.1

定位偏差優(yōu)于15

m。4.2

測速偏差優(yōu)于±1km/h。4.3

當前時刻同步誤差a)

優(yōu)于±1μs

(有1PPS輸出);

1JJF2071—2023b)

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)指標不用于合格性判定,僅供參考。5

校準條件5.1

環(huán)境條件2a)

環(huán)境溫度:(0±5)℃;2b)

環(huán)境相對濕度:≤80%;( (c)

電壓:220

1±10%)V,頻率:50

( (d)

周圍無影響儀器正常工作的電磁干擾和機械振動。5.2

測量標準及其他設(shè)備5.2.1

標準時間頻率源a)與

UTC

(CN)

的時間偏差:優(yōu)于±50ns;顯示分辨力:1

ms;b)相對頻率偏差:優(yōu)于±1×10-9。5.2.2

GNSS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。5.2.3

GNSS基準點點坐標不確定度:U=0.1

m,k=2。5.2.4

數(shù)顯角度尺a)

測量范圍:0°~360°;b)

分辨力:0.05°。5.2.5

時間間隔測量儀a)

具備外頻標輸入功能;b)

時間間隔測量分辨力:優(yōu)于0.01μs。5.2.6

OTA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

校準項目和校準方法6.1

校準項目校準項目及對應(yīng)校準方法見表1。2序號校準項目名稱校準方法對應(yīng)條款1外觀及功能檢查6.2.12定位偏差6.2.23測速偏差6.2.34當前時刻同步誤差6.2.4JJF2071—2023表1

校準項目及對應(yīng)校準方法一覽表6.2

校準方法6.2.1

外觀表1

校準項目及對應(yīng)校準方法一覽表6.2

校準方法用目測的方法檢查定位計時終端的外觀和結(jié)構(gòu)。被校定位計時終端不應(yīng)有影響正常運行和讀數(shù)的機械損傷、故障和異常現(xiàn)象。6.2.2

定位偏差6.2.2.1

GNSS信號模擬器法a)儀器連接如圖2所示。圖2

GNSS信號模擬器法測量儀器連接示意圖b)GNSS信號模擬器

仿真標準位置靜態(tài)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。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3

min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15

min,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x錄一次顯示定位數(shù)據(jù)值

(i,yi,zi)。xxx1d)GNSS信號模擬器仿真標準位置值為

(

0,y0,z0),

被

校

定

位

計

時

終

端

定

位

值xx1為

(i,yi,zi)。計算

GNSS信號模擬器仿

真

標

準

值

與

被

校

定

位

計

時

終

端

測

量

平

均

值之差Δx、Δy、Δz,由式

()

計算被校定位計時終端的定位偏差。1δp=

Δx2+Δy2+Δz2 ()1式中:δp ———被校定位計時終端的定位偏差,m;Δx、Δy、Δz信號模擬器仿真標

準

值

與

被

校

定

位

計

時

終

端

測

量

平

均

值之差,m。6.2.2.2

GNSS基準點法3JJF2071—2023xa)將被校定位計時終端固定在GNSS觀測墩中心位置,觀測墩坐標值為

(

0,y0,xz0)。xb)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x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

(i,yi,zi)。c)計算觀測墩坐標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。1注:被測定位計時終端解算的坐標多為大地坐標系坐標,需轉(zhuǎn)換為地心地固坐標系坐標,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3

min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15

min,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信號模擬器仿真標準速度值為v0,

被

校

定

位

計

時

終

端

速

度

值

為vi,

其

平22均值為vi。由式

()

計算定位計時終端的測速偏差。22Δv=v0-vi ()式中:Δv

———被校定位計時終端的測速偏差,km/h;v0

信號模擬器仿真標準速度值,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。6.2.4

當前時刻同步誤差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,確認被校定位計時終端處于鎖定衛(wèi)星信號的狀態(tài)。b)

將被校定位計時終端與標準時間輸出信號顯示屏置于高清照相機的同一視場內(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前時刻被校定位計時終端與標準時間的圖像。id)

記錄標準時間當前時

刻的顯示值T0

和被校定位計時終端當前時刻顯示值或指i示值Txi。e)

對于指針式顯示屏,需先

讀

出

其

時

針

和

分

針

所

指

示

的

讀

數(shù),

然

后

用

數(shù)

顯角度尺4()

δT =110()

δT =110∑i1

(xi -T0i

)測量出被校定位計時終端顯示屏的圖像中秒針偏離零點零分零秒的角度,計算出當前時刻的秒讀數(shù)

(可精確到毫秒)。記錄被校定位計時終端當前時刻指示值Txi。f)

同樣的方法測量10次,取

10次

測

量

的

標準時間與被校定位計時終端當前時刻3值差值的平均值作為當前時刻同步誤差的校準結(jié)果,由式

()

計算。310T 3=式中:δT

———當前時刻同步誤差,ms;iTxi———被校定位計時終端第i次的顯示值或指示值,hh:mm:ss.ms;iT0

———標準時間第i次的顯示值,hh:mm:ss.ms。注:拍照法適用于沒有1PPS輸出,僅有時刻顯示或指示值的定位計時終端。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。標準

時

間

頻

率

源

輸

出

的標準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。a) b)圖3

時間間隔測量儀法當前時刻同步誤差測量儀器連接示意圖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)標準時間頻率源的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τ作為被校定位計時終端當前時刻同步誤差的校準結(jié)果。注:時間間隔測量儀法適用于既有時刻顯示或指示值又有1PPS輸出的定位計時終端。5JJF2071—20237

校準結(jié)果表達經(jīng)校準的定位計時終端出具校準證書。校準證書應(yīng)至少包括以下信息:a)

標題:“校準證書”;b)

實驗室名稱和地址;c)

進行校準的地點

(如果與實驗室的地址不同);d)

證書的唯一性標識

(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)

客戶的名稱和地址;f)

被校對象的描述和明確標識;g)

進行校準的日期,如果與校準

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)

校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識,包括名稱及代號;j)

本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)

校準環(huán)境的描述;l)

校準結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)

對校準規(guī)范的偏離的說明;n)

校準證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標識;o)

校準結(jié)果僅對被校對象有效的說明;p)

未經(jīng)實驗室書面批準,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。6委托單位被校設(shè)備校準地點環(huán)境條件校準時間校準人員校準儀器校準項目□定位偏差□測速偏差□當前時刻同步誤差樣品編號標準速度值km/h定位計時終端實測速度值km/h測量不確定度Ukm/h樣品編號標準點坐標值定位計時終端實測坐標值測量不確定度U/mJJF2071—2023附錄A原始記錄參考格式1.外觀和工作正常1.外觀和工作正常性檢查工作正常性檢查:

□正常 異常2.定2.定位偏差3.測速偏差序號標準時間當前時刻值hh:mm:ss.ms定位計時終端當前時刻值顯示或指示值/hh:mm:ss.ms測量不確定度Ums序號當前時刻同步誤差測量值μs當前時刻同步誤差校準結(jié)果μs測量不確定度UμsJJF2071—20234.當4.當前時刻同步誤差

(拍照法)5.當前時刻同步誤差

(時間間隔測量儀法)標準時間當前時刻值hh:mm:ss.ms實測當前時刻值hh:mm:ss.ms當前時刻同步誤差ms測量不確定度Ums當前時刻同步誤差μs測量不確定度Uμs標準速度值/(km/h)實測速度值/(km/h)速度偏差/(km/h)測量不確定度U/(km/h)標準點坐標值實測坐標值定位偏差δp/m測量不確定度U/mJJF2071—2023附錄B校準證書內(nèi)頁參考格式1.定位偏1.定位偏差2.測速偏差3.當前時刻同步誤差

(拍照法)4.當前時刻同步誤差

(時間間隔測量儀法)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Di10.8471.2091.0761.832

=0.03

m

(.2)23δx =0.29×12

=0.03

m

(.2)23δx =0.29×1

m=0.29

m

(.3)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,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Cδp=

Δx2+Δy2+Δz2 (.1)C式中:δp ———被校定位計時終端的定位偏差,m;Δx、Δy、Δz信號模擬器仿真標準值與被

校

定

位

計

時

終

端

測

量

值

平

均

值之差,m。C.1.2

標準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準不確定度,定位計時終端顯示分辯力引入的標準不確定度,測量重復(fù)性引入的標準不確定度。C.1.2.1

GNSS信號模擬器偽距控制精度引入的標準不確定度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準不確定度:u1=0.06

m CC.1.2.2

定位計時終端顯示分辨力引入的標準不確定度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=

3,則u2=

1 CC.1.2.3

測量重復(fù)性引入的標準不確定度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m10m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Di20.7961.2651.0281.8130.5951.2591.0271.7340.6311.2221.1071.7750.6961.3271.0361.8260.6321.0971.0171.6270.7881.1041.0291.7080.6251.2571.0341.7490.8171.2071.0561.80100.5921.1881.1131.73不確定度來源類型值/m分布因子標準不確定度/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30.29測量重復(fù)性A0.1———0.1u 3=

∑(D-Du 3=

∑(D-D )210-1

≈0.1

m

(.4)C表表C.1(續(xù))ii=1C.1.2.4

標準不確定度一覽表標準不確定度一覽表見表C.2。表C.2

標準表C.2

標準不確定度一覽表u c(p)=u 1+u 2+u 3≈0.3

m

(.5)δC.1.2.5

不確定度分量之間相關(guān)性C.1.3

合成標準不確定度2 2 2C.1.4

擴展不確定度U被校定位計時偏差的分辯力為1

m

時,擴展不確定度 CδδkU(p)=kuc(p)=2×0.3

m≈1

m ( CδδkC.2

測速偏差測量結(jié)果不確定度評定C.2.1

測量模型CΔv=v0-vi (.7)C式中:Δv

———被校定位計時終端的測速偏差,km/h;v0

信號模擬器仿真標準速度值,km/h;11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-v)2u 1=0.006

m/s

2 =0.003

-v)2u 1=0.006

m/s

2 =0.003

m/s (.8)

23 ≈0.01

m/s (.9)

u 3=

∑(v

10-1 ≈0.05

m/s (C.10)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

入的標準不確定度,定位計時終端測速信息分辨力引入的標準不確定度,測量重復(fù)性引入的標準不確定度。C.2.3

標準不確定評定C.2.3.1

GNSS信號模擬器偽距變化率誤差引入的標準不確定度u1根據(jù)GNSS信號模擬器的說明書以及GNSS信號模擬器校準結(jié)果可知,GNSS信號模擬器單星信號偽距變化率誤差為0.001

m/s,與定位誤差評

定

相

似,

取

6

顆

星

參

與

定位計算,采用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

標準不確定度:CC.2.3.2

定位計時終端測速信息分辨力引入的標準不確定度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=

3,則u2=0.028

m/s CC.2.3.3

測量重復(fù)性引入的標準不確定度u3設(shè)定測設(shè)定測試場景的標準速度值為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ii=1C.2.3.4

標準不確定度一覽表標準不確定度一覽表見表C.4。12不確定度來源類型值/(m/s)分布因子標準不確定度/(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30.01測量重復(fù)性A0.05——————0.05JJF2071—2023表C.4

標準不表C.4

標準不確定度一覽表u c=u 1+u 2+u 3≈0.05

m/s

(C.11)δT =

110i∑1

(xi -T0i

)

(C.13)3

=0.58

ms

(C.14)C.2.3.5

不確定度分量之間相關(guān)性C.2.4

合成標準不確定度2 2 2C.2.5

擴展不確定度U被校定位計時終端的分辯力為0.1km/h時,擴展不確定度kU=kuc=2×0.05

m/s≈0.1

m/s(=2) (C.12)kC.3

當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10T=式中:δT

———當前時刻同步誤差,ms;iTxi———被校定位計時終端第i次的顯示值或指示值,hh:mm:ss.ms;iT0———標準時間第i次的顯示值,hh:mm:ss.ms。C.3.2

測量不確定度來源測量不確定度來源主要有4方面:參考標準時間引入的標準不確定度、定位計時終端時間顯示分辨力

(數(shù)顯角度尺分辨力)

引入的標準