北斗卫星导航系统导航型终端通用规范.docx

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北斗卫星导航系统导航型终端通用规范

北斗卫星导航系统导航型终端通用规范（预）

2014.08.14

1范围

本标准规定了北斗卫星导航系统导航型终端（以下简称为导航型终端）的技术要求、测试方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容。

本标准适用于地面和船舶使用导航型终端的研制和生产，也是制定产品规范和检验产品质量的依据。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

∙GB/T191—2008 包装储运图示标志

∙GB/T2828.1—2003 计数抽样检验程序第1部分：

按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划

∙GB4208—2008 外壳防护等级（IP代码）

∙GB/T4857.5—1992 包装运输包装件 跌落试验方法

∙GB/T5080.1—1986 设备可靠性试验 总要求

∙GB/T5080.7—1986 设备可靠性试验 恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案

∙GB/T5296.1—1997消费品使用说明 总则

∙GB/T12267—1990 船用导航设备通用要求和试验方法

∙GB/T12858—1991地面无线电导航设备环境要求和试验方法

∙GB/T13384—2008 机电产品包装通用技术条件

∙GB15842—1995移动通信设备安全要求和试验方法

∙GB/T17626.3—2006 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验

3术语、定义和缩略语

3.1术语和定义

北斗卫星导航系统用户终端通用技术要求确立的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1首次定位时间 timetofirstfix

TTFF 用户终端从开机到第一次解算出位置结果所需时间。

通常包括用户终端初始化时间、测量时间、星历接受时间和定位解算时间。

3.1.2重捕时间 re-acquisition time

卫星信号重捕时间，是指接收设备在信号满足灵敏度要求的条件下，短时间（30s内）失锁后重新捕获卫星信号并获得满足精度要求的位置信息所需的时间。

3.1.3电子地（海）图数据库 mapdatabasefornavigation

按特定格式存储的，并与导航信息有关的数字地（海）图信息数据库。

通常与地（海）图有关的信息包括编码数据、航线计算数据、背景数据和参考数据等。

3.1.4电子地（海）图匹配 mapmatching

从定位模块获取到的位置（轨迹）与电子地（海）图数据库所提供的地（海）图的位置（路径）进行匹配来确定用户在地（海）图上位置的一种技术。

3.1.5航线计算 routecalculating

利用电子地（海）图数据库所提供的地（海）图帮助用户行进前或行进中规划航线的过程。

3.1.6航线引导 routeguidance

用户沿着规划出的航线行进的过程。

3.1.7机动引导 maneuverguidance

在航线中遇到交叉口时，不是直行通过时提供的引导。

3.1.8巡航引导 cruiseguidance

在未遇到机动时应提供的航线引导。

3.1.9注记 cartographictext

指需要在地图中显示的城市名称、街道名称、道路名称、省道和国道的标号，以及著名地点或地物的名称等类型的文本。

3.1.10北向上 northup

指一般的地（海）图显示方式，既按照上北、下南、左西、右东的方式显示地图。

3.1.11兴趣点 pointofinterest

指一个能描述特定地址的出入口位置，以作为用户导航的目标。

3.1.12航路点 waypoint

由用户设定的位置点，航线的起点、终点、转弯点都是航路点。

3.1.13航迹 track

用户已行进的轨迹，以点的形式存储，称航迹点。

3.2略缩语

下列略缩语适用于本文件。

∙CGCS2000——中国大地坐标系统（ChinaGeodeticCoordinateSystem2000）

∙HDOP——水平精度衰减因子（HorizontalDilutionOfPrecision）

∙PPS——秒脉冲（PulsePerSecond）

∙RNSS——卫星无线电导航业务（RadioNavigationSatelliteService）

∙UTC——协调世界时（CoordinatedUniversalTime）

∙VDOP——高程精度衰减因子（VerticalDilutionOfPrecision）

4技术要求

4.1一般要求

4.1.1分类

本规范按适用范围不同，将导航型终端分为车载型、船载型和手持型三类。

4.1.2系统结构

导航型终端应至少包括下列功能模块：

1.定位；

2.航线计算；

3.航线引导；

4.电子地（海）图匹配；

5.电子地（海）图数据库；

6.人机交互接口。

4.1.3设备组成

导航型终端至少应包括下列部分：

1.能接收北斗信号的天线及馈线；

2.接收机主机，包括射频信道，基带信号处理器，中央处理器；

3.数据存储介质，包括电子地（海）图数据库存储介质和用户数据存储介质；

4.人机交互设备，包括显示设备，语音输出设备和用于信息输入及操作控制的设备；

5.数据通信接口设备；

6.供电设备。

4.1.4外形尺寸及重量

导航型终端的外形尺寸及重量由产品规范规定。

4.1.5外观

导航型终端产品外观应符合下列要求：

1.导航型终端表面应无凹痕、划伤、裂缝、变形、锈蚀、霉斑、灌注物溢出等缺陷；涂（镀）层不应起泡、龟裂和脱落；

2.导航型终端面板各按键、开关等应有永久性的用途标志，文字符号及标志清晰美观。

4.1.6数据接口

导航型终端应至少具有一个通用数据接口。

4.2功能要求

4.2.1自检测

导航型终端应具有自检测及初始化和状态设置功能，当出现故障时应给出视觉、音响或数据接口输出方式的故障报警信息。

4.2.2完好性检测功能

导航型终端应具有系统完好性及自主完好性检测功能。

4.2.3状态监测

导航型终端正常工作时，应能实时监测以下的状态，并通过显示或声光方式给出提示信息：

1.导航型终端供电方式及电池容量；

2.观测空域内的二维卫星星座分布图及其各卫星信号的锁定状态；

3.完好性信息；

4.定位状态，包括未定位、二维定位、三维定位及定位信息；

5.时间信息，并标明BDT时间或UTC时间。

4.2.4定位功能

4.2.4.1定位方式及坐标

导航型终端应具有RNSS定位方式。

导航型终端应能接收和处理北斗卫星播发的B1频点的信号，并提供其天线所在位置的经度（最小需精确到千分之一分）、纬度（最小需精确到千分之一分）、高程（m）以及获得定位数据的BDT时间或UTC时间。

导航型终端应支持CGCS2000坐标系，若提供坐标转换功能，应显示当前位置信息的坐标系。

4.2.4.2定位状态显示

导航型终端接收到信号后，应根据设定通过声、光或符号给出定位信息，应至少能每2s产生、显示并输出一次新的终端位置。

若不能进行定位时，应给出相应的提示。

4.2.5导航功能

导航型终端应具备导航功能，并具有导航图接口。

4.2.5.1电子地（海）图匹配功能

导航型终端应提供电子地（海）图匹配功能，并提供用户是否在道路（或航道）上、在哪条道路（或航道）的哪个位置上、以及是否在预先计算出的航线（航行航线）上等信息。

4.2.5.2电子地（海）图显示功能

导航型终端应提供电子地（海）图显示功能，电子地（海）图显示功能应能帮助用户直观地了解自己的当前位置、前方航线情况及目的地的相对方位。

a）基本显示内容：

在显示电子地（海）图时，系统应显示的内容包括：

道路（或航道）网、背景地物、注记、兴趣点图标、航标。

b）电子地（海）图的缩放：

系统应提供在电子地（海）图区域内的任意位置放大或缩小地（海）图的功能。

地（海）图缩放的最小比例为每像素表示1m～2m，最大比例为每像素表示8km～10km，或者能够显示整个地（海）图区域。

c）电子地（海）图的旋转：

系统应提供两种地（海）图显示方式：

即北向上或行进方向向上；

为实现行进方向向上的显示方式，系统应提供在地（海）图区域内的任意位置旋转地（海）图的功能。

地（海）图旋转与行进方向的角度差应在±6°范围内。

d）电子地（海）图的滚动：

系统应能提供两种方式的滚动——位置滚动和平滑滚动。

e）注记显示：

——系统应避免注记文本的重叠显示；

——在地（海）图的各个缩放等级下，注记文本应当保持大小不变，不随地（海）图的缩放而缩放；

——在地（海）图旋转时，注记文本基于水平显示的旋转角度应在±90°范围内。

f）兴趣点图标显示：

——系统应避免兴趣点图标的重叠显示；

——在地（海）图的各个缩放等级下，兴趣点图标不随地（海）图的缩放而缩放；

——在地（海）图旋转时，兴趣点图标不随地（海）图的旋转而旋转。

g）航线加亮：

在航线引导过程中显示地（海）图时，导航型终端应将航线高亮显示，使用户易于分辨航线的走向。

4.2.5.3目标检索功能

导航型终端应为导航的目的地提供以下检索功能：

1.地址检索功能；

2.兴趣点检索功能；

3.对于地（海）图显示功能的系统，应提供在地（海）图上直接选择目标的功能。

4.2.5.4航线计算功能

导航型终端应提供以下航线计算功能：

1.航线计算功能要在用户所在位置和目的地之间计算出一条合法的、代价最小的航线；

2.系统应至少提供最快航线和最短航线的计算。

4.2.5.5航线引导功能

当用户沿预先计算出的航线行驶时，导航型终端应根据用户在航线上的位置，为用户提供引导信息。

a）基本引导信息：

在整个航线引导过程中，系统应提供下列信息：

∙沿航线行进，从当前位置到目的地的距离；

∙沿航线行进，估计到达目的地的时间或估计的行进时间；

∙目的地相对当前位置的方位；

∙沿航线行进，从当前位置到前方下一个机动位置的距离；

∙沿航线行进，估计到达前方下一个机动位置的时间或估计的行进时间。

b）机动引导信息：

在机动引导过程中，系统应提供下列信息：

在航线中遇到交叉口时，如果不是直行通过，或者需要进入与当前航线等级不同的航线，系统应提供在该交叉口的转弯方向（左转或右转）、或是掉头方向；

c）巡航引导信息：

在巡航引导过程中，系统应提供航线前方下一个机动的机动方式，转弯或掉头。

4.2.5.6电子地（海）图数据库

系统使用的电子地（海）图数据库应包含下列数据内容：

1.地理编码数据：

地理编码数据保存各类名称、地址等信息，主要用于导航终端的目标选择功能和航线引导功能；

2.背景数据：

在电子地（海）图数据库中应包含的背景数据包括背景地物、注记数据；

3.参考数据：

在电子地（海）图数据库中应包含各类兴趣点的图标、兴趣点的分类和类型名称、以及数据库中所包含的兴趣点种类、各类编码数据的代码及其对应的文本或取值等参考数据。

4.2.5.7航路点及航迹

导航终端应具有航路点设置、保存功能，并能显示和保存航迹数据。

4.2.6校时

导航型终端应具有时钟，并通过北斗系统进行自动校时。

其时间格式中年的有效数字为四位，月、日、时、分、秒的有效数字均为两位。

4.2.7数据保护

导航型终端内部数据具有掉电保护功能。

4.2.8数据接口

导航型终端应至少提供一个数据接口，以便于与外部设备进行数据通信。

4.3性能要求

4.3.1接收信号频率

导航型终端应能接收到1561.098MHz（B1频点）的北斗信号。

4.3.2灵敏度

捕获灵敏度应不大于-144dBm；

跟踪灵敏度应不大于-159dBm。

4.3.3接收信号功率范围

导航型终端的接收信号功率变化范围应为-144dBm～-124dBm。

4.3.4定位精度

导航型终端的定位精度为：

∙HDOP≤5的条件下，水平定位精度不大于20m（95%）；

∙VDOP≤5的条件下，高程定位精度不大于20m（95%）。

4.3.5首次定位时间

4.3.5.1温启动

在历书可用、有概略位置和时间、捕获概率优于95%条件下，导航型终端首次定位时间应不大于60s。

4.3.5.2热启动

在历书可用、星历可用，有概略位置和时间、捕获概率优于95%条件下，导航型终端首次定位时间应不大于15s。

4.3.6失锁重捕时间

卫星信号短暂中断30s后，导航型终端的失锁重捕获时间应不大于5s。

4.3.7测速精度

导航型终端的测速精度不大于0.2m/s（95%）。

4.3.8定时精度

在与UTC整秒时刻同步的条件下，导航型终端的定时精度应不大于1ms。

4.3.9定位测速更新率

在与UTC整秒时刻同步的条件下，导航型终端的定位测速数据更新率应不小于1Hz。

4.3.10跟踪通道数

导航型终端的跟踪通道数应不小于16个。

4.3.11动态性能

导航型终端的动态性能要求如下：

∙速度不大于300m/s；

∙加速度不大于4g。

4.3.12电源与功耗

系统的电源要求及功耗以产品规范为依据。

4.3.13安全性

安全性要求除应满足GB15842—1995要求外，还应满足：

1.系统电源应有防止过流、过压、电源瞬变和偶然极性错误的保护装置；

2.各设备接口插座处应有明显标记和防插错装置。

4.4环境适应性

4.4.1温度

导航型终端应能在表1规定的温度下工作和贮存。

表1　导航型终端温度要求

类别

低温

℃

高温

℃

试验温度稳定时间

h

工作温度

贮存温度

工作温度

贮存温度

车载型、手持型

-10

-40

55

70

2

船载型

-15

-25

55

70

2

4.4.2振动

4.4.2.1车载型

车载导航型终端在GB/T12858—1991中11.1规定的振动条件下应能正常工作。

4.4.2.2船载型

船载导航型终端在GB/T12267—1990中14.4规定的振动条件下应能正常工作。

4.4.2.3手持型

按产品规范规定的方法进行。

4.4.3湿热

4.4.3.1车载型

按GB/T12858—1991中14.1的规定进行。

4.4.3.2船载型

按GB/T12267—1990中14.2的规定进行。

4.4.3.3手持型

按产品规范规定的方法进行。

4.4.4外壳防护

外壳防护性能，位于室（舱）外单元的防护等级为IP65，位于室（舱）内单元的防护等级为IP54。

4.4.5盐雾

仅对船载型终端进行盐雾试验，按GB/T12267—1990中14.8要求的试验条件，应能正常工作。

4.4.6长霉

仅对船载型终端进行长霉试验，按GB/T12676—1990中14.7.2要求的试验条件，应能正常工作。

4.5电磁兼容性

导航型终端应符合产品规范的电磁兼容性要求。

4.6可靠性要求

导航型终端的平均故障间隔时间（MTBF）应不小于4000h。

5检验方法

5.1检验条件

5.1.1除另有规定外，所有的检测应在正常的大气条件下进行：

1.温度：

15℃～35℃；

2.相对湿度：

20%～75%；

3.大气压力：

86kPa～106kPa。

5.1.2测试场地应清洁、没有损害设备的气体、盐雾及强烈的日光辐射，并应具有隔离工业干扰、火花干扰、天电干扰或其他杂波干扰等措施，检验场所应经订购方认可；

5.1.3检测期间施加于导航型终端的电源电压应在额定电压的（100±5%）范围内；

5.1.4除另有规定外，一般利用空中实际的北斗卫星信号进行检测，当利用北斗信号模拟发生器来作为标准测试信号源时，其产生的信号应具有和北斗卫星信号相同的特性；

5.1.5所有检测的导航型终端应具有足够的分辨率、准确度和稳定度，其性能应满足被测技术性能指标的要求。

除另有规定外，其精度应优于被测指标精度一个数量级或三分之一；

5.1.6所有检测的导航型终端应经过计量检定合格并在有效期内。

5.2一般要求检验

5.2.1系统结构检验

通过查看导航型终端及其产品规范来检验系统结构。

结果应符合4.1.2的要求。

5.2.2设备组成检验

通过查看导航型终端及其产品规范来检验各部分组成部分。

结果应符合4.1.3的要求。

5.2.3外形尺寸及重量检验

用量具和衡具检验尺寸及重量。

结果应符合4.1.4的要求。

5.2.4外观质量检验

用目测法或手感法进行检验，亦可借助放大位数不超过10倍的放大镜。

结果应符合4.1.5的要求。

5.3功能检验

5.3.1自检测检验

通过实际操作来检验导航型终端的开机自检。

结果应符合4.2.1的要求。

5.3.2完好性检验

通过实际操作接收，查看终端能否正确输出“完好性”监测信息，并与合格的参照导航型终端的输出信息相比较，作出判断。

结果应符合4.2.2要求。

5.3.3状态监测检验

通过实际操作来检验导航型终端显示的信息情况。

结果应符合4.2.3的要求。

5.3.4定位功能检验

通过实际操作来检验导航型终端的定位情况。

结果应符合4.2.4的要求。

5.3.5导航功能检验

通过实际操作来检验导航型终端的导航情况。

结果应符合4.2.5的要求。

5.3.6校时检验

通过实际操作来检验导航型终端的校时情况。

结果应符合4.2.6的要求。

5.3.7数据保护检验

人为地突然切断导航型终端电源，导航型终端应有效存储断电前的数据。

结果应符合4.2.7的要求。

5.3.8数据接口检验

用示波器观察导航型终端数据接口的输出信号电平、数据内容和格式。

通过数据接口与测试计算机连接，反复从导航型终端提取数据10次，验证数据的正确性；再从测试计算机向导航型终端写入数据10次，验证数据的正确性。

如果10次都正确，数据接口工作正常。

结果应符合4.2.8的要求。

5.4性能检验

5.4.1接收信号频率检验

将被测导航型终端按图1所示连接，导航型终端置于测试转台并连接好控制线缆。

设置测试系统播发B1频点信号，卫星功率按4.3.3的要求设定，查看导航型终端是否能接收到信号。

结果应符合4.3.1的要求。

图1　导航型终端测试连接示意图

5.4.2灵敏度检验

将被测导航型终端按图1所示连接，导航型终端置于测试转台并连接好控制线缆。

控制导航型终端进行1s一次自动定位，设置测试系统播发B1频点信号，卫星功率按4.3.3的要求设定，分别测试俯仰为20°和70°、方位为0°、90°、180°、270°时的误码率。

测试结果应符合4.3.2要求。

5.4.3接收信号功率范围检验

此项测试可以和5.4.2同时进行测试。

测试方法参见5.4.2，则接收信号功率范围应符合4.3.3要求。

结果应符合4.3.3要求。

5.4.4定位精度检验

将被测导航型终端按图1所示连接，导航型终端置于测试转台并连接好控制线缆。

设置测试系统播发B1频点信号，卫星功率按4.3.3的要求设定，测试系统通过串口设置导航型终端输出定位信息。

待定位结果数目不少于2000个时，测试停止，测试系统将导航型终端上报的定位信息与测试系统仿真的已知位置信息进行比较，计算水平误差和高程误差。

测试结果应满4.3.4要求。

5.4.5首次定位时间检验

5.4.5.1温启动检验

将被测导航型终端按图1所示连接，导航型终端置于测试转台并连接好控制线缆。

按温启动条件设置测试系统，并设置测试系统播发B1频点信号，卫星功率按4.3.3的要求设定，利用测试系统测出导航型终端从加电开机到输出锁定指示所需时间，进行10次测试。

测试最大值应符合4.3.5.1的要求。

5.4.5.2热启动检验

将被测导航型终端按图1所示连接，导航型终端置于测试转台并连接好控制线缆。

按热启动条件设置测试系统，并设置测试系统播发B1频点信号，卫星功率按4.3.3的要求设定，利用测试系统测出导航型终端从加电开机到输出锁定指示所需时间，进行10次测试。

测试最大值应符合4.3.5.2的要求。

5.4.6失锁重捕时间检验

将被测导航型终端按图1所示连接，导航型终端置于测试转台并连接好控制线缆。

设置测试系统播发B1频点信号，卫星功率按4.3.3的要求设定，导航型终端正常工作。

信号中断30s后恢复，利用测试系统测出从恢复信号到导航型终端输出锁定指示所需时间，进行10次测试。

测试最大值应符合4.3.6的要求。

5.4.7测速精度检验

此项测试可以和5.4.4同时进行测试。

测试方法参见5.4.4。

测试系统通过串口设置导航型终端输出速度信息，待速度结果数目不少于2000个时，测试停止，测试系统将导航型终端上报的速度信息与测试系统仿真的速度信息进行比较，计算测速误差。

测试结果应符合4.3.7的要求。

5.4.8定时精度检验

将被测导航型终端按图1所示连接，导航型终端置于测试转台并连接好控制线缆。

设置测试系统播发B1频点信号，卫星功率按4.3.3的要求设定，测试系统通过串口设置导航型终端输出定位信息。

测试系统在播发B1频点信号120s后开始测量导航型终端输出的1PPS上升沿与测试系统时间基准1PPS上升沿之间的差值。

待测试结果数目不少于3600个时，测试停止，计算定时精度。

测试结果应符合4.3.8的要求。

5.4.9定位测速更新率检验

测试方法参见5.4.4。

定位、测速精度合格的情况下，即可认为定位测速更新率结果符合4.3.9的要求。

5.4.10跟踪通道数检验

将被测导航型终端按图1所示连接，导航型终端置于测试转台并连接好控制线缆，设置测试转台俯仰角为90°，测试系统播发B1频点信号，卫星信号功率按4.3.3的要求设定，测试系统通过串口设置导航型终端各通道捕获跟踪不同卫星B1频点信号，并设置用户机通过串口实时输出伪距观测值。

测试系统接收导航型终端上报的伪距观测值，待每个通道上报伪距观测值不少于1000个时，停止测试，统计通道数。

测试结果应符合4.3.10的要求。

5.4.11动态性能检验

测试方法参见5.4.4。

定位、测速精度合格的情况下，即可认为动态性能符合4.3.11的要求。

5.4.12电源与功耗检验

按产品规范规定进行。

5.4.13安全性检验

导航型终端的安全性检验按下列要求进行：

1.向系统输入一个极性相反的电源电压，持续5min后，再接上正常电压，系统应能正常工作；

2.用目测法检查连接器上的标记和防插错装置；

3.其他安全要求的试验方法按GB15842—1995的规定进行。

5.5环境适应性检验

5.5.1低温

5.5.1.1车载型

低温工作试验方法按GB/T12858—1991中4.2.3的规定进行；低温存储试验方法按GB/T12858—1991中4.2.2的规定进行。

5.5.1.2船载型

低温工作试验方法按GB/T12267—1990中14.3.1的规定进行；低温存储试验方法按GB/T12267—1990中14.3.2的规定进行。

5.5.1.3手持型

按照产品规范中规定的方法进行。

5.5.2高温

5.