Инструкция «Система контроля и подтверждения характеристик радионавигационного поля системы ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей (СКПХ) первой очереди » (842-18-03 МП)

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель генерального директора - заместитель по научной работе ФГУП «ВНИИФТРИ»

ИНСТРУКЦИЯ

Система контроля и подтверждения характеристик радионавигационного поля системы ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей (СКПХ) первой очереди МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

842-18-03 МП р.п. Менделеево

2018 г.

• 1.1 Настоящая методика поверки распространяется на систему контроля и подтверждения характеристик радионавигационного поля системы ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей (СКПХ) первой очереди, изготовленной ФГУП ЦНИИмаш, городской округ Королев, Московская область, зав. № 005-173023-01 (далее - Система) и устанавливает порядок и объем ее первичной и периодической поверок.

• 1.2 Интервал между поверками - 1 год.

2.1 При поверке Системы выполнить работы в объеме, указанном в таблице 1. Таблица 1

2.2 Допускается возможность проведения поверки Системы для меньшего числа измеряемых величин, при этом обязательными для подтверждения остаются метрологические характеристики, приведенные в п.п. 8.5, 8.7, 8.8 методики поверки. При

проведении поверки для меньшего числа измеряемых величин в свидетельстве о поверке делается соответствующая запись.

• 2.3 При получении отрицательных результатов при выполнении любой из операций поверка прекращается, Система бракуется и отправляется в ремонт.

3.1 При проведении поверки использовать эталоны и средства измерений, представленные в таблице 2.

Таблица 2

3.2 Допускается использование других эталонов и средств измерений с метрологическими характеристиками, обеспечивающими определение метрологических характеристик поверяемой Системы с требуемой точностью.

• 5.2 К работе с Системой допускаются лица, изучившие требования безопасности в соответствие с ГОСТ Р 51350-99, инструкцию по правилам и мерам безопасности и прошедшие инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

• 6.1 Поверку проводить при следующих условиях:

  22 ±2;

  60±10;

  745±15;

  от 220 до 240;

  от 49 до 51.

• - температура окружающего воздуха, °C

• - относительная влажность воздуха, %

• - атмосферное давление, мм рт. ст.

• - напряжение питания, В

• - частота напряжения питания, Гц

• 7.1 Перед проведением поверки необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

• - выполнить  операции,  оговоренные  в  эксплуатационной  документации  на

поверяемую Систему, по ее подготовке к работе;

• - выполнить  операции,  оговоренные  в  эксплуатационной  документации  на

применяемые средства поверки, по их подготовке к измерениям.

• 8.1 Внешний осмотр

  • 8.1.1 При внешнем осмотре проверить:

• - отсутствие механических повреждений и ослабления элементов конструкции центра контроля и подтверждения характеристик ГНСС Системы, четкость фиксации их положения;

• - чёткость обозначений, чистоту и исправность разъёмов и гнёзд, наличие и целостность печатей и пломб;

• - наличие маркировки согласно требованиям эксплуатационной документации.

• 8.1.2  Результаты поверки считать положительными, если выполняются все перечисленные требования. В противном случае Система бракуется.

• 8.2 Опробование

  • 8.2.1 Опробование Системы провести путем проверки работоспособности станций сбора измерений ССИ и центра контроля и подтверждения характеристик ГНСС из состава Системы.

  • 8.2.2 Проверка работоспособности станций сбора измерений ССИ заключается в проверке доступа к сети передачи данных и сбора измерений в соответствии с руководством по эксплуатации ГЮИД.466515.001 РЭ.

  • 8.2.3 Проверка работоспособности центра контроля и подтверждения характеристик ГНСС заключается в проверке комплекта программно-технических средств, на котором развернуты подсистема формирования исходных данных, подсистема контроля функциональных характеристик, подсистема анализа состояния и прогнозирования функциональных характеристик, подсистема информирования в соответствии с руководством по эксплуатации ГЮИД.466535.012 РЭ, а также проверке аппаратных компонент базового пункта слежения в соответствии с руководством по эксплуатации ГЮИД.466535.017 РЭ.

  • 8.2.4  Результаты поверки считать положительными, если по результатам опробования Системы подтверждена работоспособность станций сбора измерений ССИ и центра контроля и подтверждения характеристик ГНСС из состава Системы. В противном случае Система бракуется.

    8.3 Идентификация программного обеспечения

    8.3.1 Проверку соответствия заявленных идентификационных данных программного

обеспечения (ПО) проводить в следующей последовательности:

• - проверить идентификационное наименование ПО;

• - проверить номер версии ПО.

• 8.3.2 Результаты поверки считать положительными, если идентификационные данные ПО соответствуют идентификационным данным, представленным в эксплуатационной документации Системы. В противном случае Система бракуется.

• 8.4 Определение среднего квадратического отклонения случайной составляющей инструментальной погрешности измерений псевдодальности

• 8.4.1 Для определения среднего квадратического отклонения (СКО) случайной составляющей инструментальной погрешности измерений псевдодальности использовать имитатор сигналов.

• 8.4.2 Подать на разъем навигационного приемника базового пункта слежения из состава Системы, предназначенный для подключения антенны, сигналы ГНСС, формируемые имитатором сигналов (навигационную антенну не использовать).

• 8.4.3 Подать питание на навигационный приемник, имитатор сигналов, включить и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств.

• 8.4.4 Задать на имитаторе сигналов формирование сигналов ГЛОНАСС (LI, L2, литеры рабочих частот от минус 7 до 6) и GPS (LI, L2, L5) для неподвижного объекта.

• 8.4.5  Провести навигационным приемником измерения радионавигационных параметров по сигналам ГЛОНАСС и GPS в течение не менее 3 часов. По окончании измерений проконтролировать наличие измерительной информации навигационного приемника (файл формата Rinex) по сигналам ГЛОНАСС и GPS.

• 8.4.6  Для определения СКО случайной составляющей инструментальной погрешности измерений псевдодальности по огибающим колебаниям радиосигналов навигационных космических аппаратов (кодовые измерения) рассчитать разности приращений кодовых и фазовых измерений навигационного приемника по формуле (1):

  

(1)

где 5, - i-oe значение кодовых измерений на интервале времени осреднения 30 с (30, 60, ...с);

Li - i-oe значение фазовых измерений на интервале времени осреднения 30 с (30, 60,

Лк - длины волн несущих для литеров рабочих частот ГЛОНАСС (от минус 7 до 6) и несущих частот GPS.

• 8.4.7 Определить СКО результата измерений для разностей /15, по формуле (2): фазовых измерений;

  
  

  (2)

  где

  
  

  среднее значение разностей приращений кодовых и

N- количество измерений.

СКО случайной составляющей инструментальной погрешности измерений псевдодальности по огибающим колебаниям радиосигналов навигационных космических аппаратов (кодовые измерения) определить по сигналам ГЛОНАСС и GPS.

• 8.4.8  Для определения CKO случайной составляющей инструментальной погрешности измерений псевдодальности по несущим колебаниям радиосигналов навигационных космических аппаратов (фазовые измерения) рассчитать разности фазовых измерений в частотных диапазонах L1 и L2 ГЛОНАСС и GPS, по формуле (3):

zlL, = Lu Ль 1 - Li2^k2,                                                      (3)

где Ьц и Lj2 - i-ые значения фазовых измерений в частотных диапазонах L1 и L2 на интервале времени осреднения 30 с (30, 60, ...с);

^ki ^и ^к2 ~ длины волн несущих для литеров рабочих частот ГЛОНАСС (от минус 7 до 6) и несущих частот GPS в частотных диапазонах L1 и L2.

• 8.4.9 Исключить из разностей фазовых измерений в частотных диапазонах L1 и L2 значение фазовой неоднозначности по формуле (4):

AAL_l = ALj - ЛкП,                                                  (4)

где ЛкП - значение фазовой неоднозначности.

• 8.4.10 Определить СКО результата измерений для разностей ЛЛЬ₁ по формуле (5):

  1

  N-1

  N

  I

  / = 1

  

  (5)

где       ” Т7 2- AAL _ _Ср_еднее значение разностей фазовых измерений в

^7V i = 1

частотных диапазонах L1 и L2 за исключением фазовой неоднозначности;

N - количество измерений.

СКО случайной составляющей инструментальной погрешности измерений псевдодальности по несущим колебаниям радиосигналов навигационных космических аппаратов (фазовые измерения) определить по сигналам ГЛОНАСС и GPS.

• 8.4.11 Результаты поверки считать положительными, если значения СКО случайной составляющей инструментальной погрешности измерений псевдодальности по огибающим колебаниям радиосигналов навигационных космических аппаратов не более 0,3 м, СКО случайной составляющей инструментальной погрешности измерений псевдодальности по несущим колебаниям радиосигналов навигационных космических аппаратов не более 0,002 м. В противном случае Система бракуется.

• 8.5 Определение среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения частоты формирования шкалы времени Системы

• 8.5.1  Определение среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения (СКДО) частоты формирования шкалы времени Системы провести путем определения относительного СКДО частоты комплекса эталонного средств хранения шкалы времени (КХШВ), используемого в базовом пункте слежения из состава Системы.

• 8.5.2 Использовать схему измерений в соответствии с рисунком 1.

  

  Рисунок 1 - Схема измерений

Синусоидальные сигналы частотой 10 МГц, формируемые КХШВ, подать на разъемы «f_yi» и «f_y2» компаратора частотного. Синусоидальные сигналы частотой 10 МГц, формируемые государственным первичным эталоном единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2018, подать на разъем «f_x» компаратора частотного.

• 8.5.3 Включить компаратор частотный и дождаться установления рабочего режима работы. Установить следующие параметры измерения в соответствии с эксплуатационной документацией компаратора частотного:

• - коэффициент умножения Г10⁶;

• - полоса пропускания 3 Гц;

• - максимальное время усреднений измерений 1 сутки;

• - число измерений 10;

• - входная частота 10 МГц.

• 8.5.4 Запустить режим однократных измерений компаратора частотного.

• 8.5.5 По окончании измерений зафиксировать значения относительного СКДО частоты КХШВ для интервала времени измерений 1 ч и для интервала времени измерений 1 сут.

• 8.5.6 Результаты поверки считать положительными, если значение среднего квадратического относительного двухвыборочного отклонения частоты формирования шкалы времени Системы для интервала времени измерений 1 ч не более 2-10'¹⁵, для интервала времени измерений 1 сут не более Г10’¹⁵. В противном случае Система бракуется.

• 8.6  Определение погрешности синхронизации шкалы времени Системы с национальной шкалой координированного времени UTC(SU)

• 8.6.1  Определение погрешности синхронизации шкалы времени Системы с национальной шкалой координированного времени UTC(SU) провести путем определения погрешности синхронизации шкалы времени КХШВ, используемого в базовом пункте слежения из состава Системы, с национальной шкалой координированного времени UTC(SU).

• 8.6.2 Использовать схему измерений в соответствии с рисунком 2.

  

Рисунок 2 - Схема измерений

Импульсные сигналы шкалы времени частотой 1 Гц, формируемые КХШВ, подать на разъем «А» частотомера универсального. Импульсные сигналы шкалы времени частотой 1 Гц, формируемые государственным первичным эталоном единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2018, подать на разъем «В» частотомера универсального. Синусоидальные сигналы частотой 10 МГц, формируемые государственным первичным эталоном единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2018, подать на разъем частотомера универсального, предназначенный для подключения внешнего опорного генератора частоты.

Примечание: использовать радиочастотные кабели одного и того же типа одинаковой длины для подачи сигналов шкалы времени на разъемы «А» и «В» частотомера универсального.

• 8.6.3 Включить частотомер универсальный и дождаться установления рабочего режима работы. Установить следующие параметры измерения импульсных сигналов в соответствии с эксплуатационной документацией частотомера универсального:

• - тип сигнала: импульсный;

• - измерения по переднему фронту;

• - входное сопротивление 50 Ом;

• - уровень напряжения точки привязки по переднему фронту 1,0 В.

• 8.6.4 Запустить режим измерений частотомера универсального.

• 8.6.5 Провести не менее 100 измерений временных интервалов, соответствующих погрешности синхронизации шкалы времени КХШВ с национальной шкалой координированного времени UTC(SU) и зафиксировать максимальное и минимальное значения.

• 8.6.6  Результаты поверки считать положительными, если максимальное и минимальное значения погрешности синхронизации шкалы времени Системы с национальной шкалой координированного времени UTC(SU) находятся в пределах ± 10 нс. В противном случае Система бракуется.

8.7 Определение медианного значения абсолютной погрешности определения эфемерид навигационных космических аппаратов

• 8.7.1 Определение медианного значения абсолютной погрешности определения эфемерид навигационных космических аппаратов (НКА) провести с использованием измерений наклонной дальности квантово-оптической системы (КОС).

Примечание: допускается для определения медианного значения абсолютной погрешности определения эфемерид НКА использование программного обеспечения Системы «Контроль точности собственной эфемеридно-временной информации с использованием измерений КОС Ки.ГЮИД.30053-01».

• 8.7.2 Рассчитать значение вклада погрешности определения эфемерид НКА в наклонную дальность, измеряемую КОС, по формуле (6):

где ДЛ, ДА, AN - заявленные значения погрешности определения апостериорных (финальных) эфемерид НКА по радиусу, вдоль орбиты и в боковом направлении к орбите (AR = ± 0,035 м, AL = ± 0,035 м, AN = ± 0,035 м), рассчитываемых Системой.

• 8.7.3 Рассчитать значения наклонной дальности на основе эфемерид НКА и координат КОС по формуле (7):

  )²+(r -Y

  '    ' HKAi КОС

  апостериорные (финальные) эфемериды НКА,

  = Л*-X

  \ ^х HKAi КОС

  YhKAI, ZfiKAi

  рассчитываемые Системой, представленные геоцентрическими координатами в i-ые

  расчл

  где Хнкаь

  (7)

моменты времени;

%кос> Ykoc, ” геоцентрические координаты КОС.

• 8.7.4 Провести измерения наклонной дальности до НКА с помощью КОС.

  на основе

• 8.7.5 Определить разности значений наклонной дальности, рассчитанной эфемерид НКА. и наклонной дальности, измеренной КОС, по формуле (8):

— D_pac4j — Dtfoa,

где Dkog ~ измерения наклонной дальности КОС, приведенные к i-ым времени.

• 8.7.6 Определить медианное значение абсолютной погрешности определения эфемерид НКА по формуле (9):

  M_D = 3D

  Re

  (9)

• 8.7.7 Проверить выполнение условия М_D < AD .

• 8.7.8 Результаты поверки считать положительными, если выполняется условие М_D < AD _{? т}.е. медианное значение абсолютной погрешности определения эфемерид НКА не более 0,035 м. В противном случае Система бракуется.

  • 8.8 Определение медианного значения абсолютной погрешности определения взаимной синхронизации бортовых шкал времени навигационных космических аппаратов

    • 8.8.1 Определение медианного значения абсолютной погрешности определения взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА провести с использованием измерений наклонной дальности КОС и измерений радионавигационных параметров комплекта эталонного аппаратуры для высокоточного сравнения шкал времени (эталонного приемника).

Примечание: допускается для определения медианного значения абсолютной погрешности определения взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА использование программного обеспечения Системы «Контроль точности собственной эфемеридно-временной информации с использованием измерений КОС Ии.ГЮИД.30053-01».

• 8.8.2 Определить значения взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА на основе частотно-временных поправок к бортовым шкалам времени НКА, рассчитываемых Системой, по формуле (10):

  
  
  

  (Ю)

где STipacH.i - значения частотно-временных поправок к бортовой шкале времени НКА № 1 в i-ые моменты времени;

^2расчл ~ значения частотно-временных поправок к бортовой шкале времени НКА № 2 в i-ые моменты времени.

• 8.8.3 Провести измерения наклонной дальности до НКА с помощью КОС и измерения радионавигационных параметров по сигналам НКА с помощью эталонного приемника.

• 8.8.4 Определить значения расхождения бортовой шкалы времени НКА и шкалы времени эталонного приемника на основе измерений наклонной дальности КОС и измерений радионавигационных параметров эталонного приемника по формуле (11).

иди. ij ⁼ РDy - ВKOCij.                                                      (¹¹)

где Dtfocij - измерения наклонной дальности КОС до j-ro НКА. приведенные к i-ым моментам времени;

PDij - измерения радионавигационных параметров эталонного приемника до j-го НКА в i-ые моменты времени.

• 8.8.5 Определить значения взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА по формуле (12):

&Pu3M.(l-2)i ~ &Гизм.Н~ &Гизм.2Ь                                               (12)

где дТизм.п - расхождения бортовой шкалы времени НКА № 1 и шкалы времени эталонного приемника в i-ые моменты времени;

изм. 2i - расхождения бортовой шкалы времени НКА № 2 и шкалы времени эталонного приемника в i-ые моменты времени.

• 8.8.6 Определить разности значений взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА на основе частотно-временных поправок к бортовым шкалам времени НКА. рассчитываемых Системой, и взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА. рассчитываемых на основе измерений наклонной дальности КОС и измерений радионавигационных параметров эталонного приемника, по формуле (13):

  (13)

i &T(l-2)pac4.i ~ ^Р(1-2)измл>

• 8.8.7 Определить медианное значение абсолютной погрешности определения взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА по формуле (14):

  
  

  (14)

Медианное значение абсолютной погрешности определения взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА определить по сигналам ГНСС с кодовым и частотным разделением.

• 8.8.8 Результаты поверки считать положительными, если медианное значение абсолютной погрешности определения взаимной синхронизации бортовых шкал времени НКА не более 0,3 нс для сигналов с кодовым разделением, не более 1 нс для сигналов с частотным разделением. В противном случае Система бракуется.

8.9 Определение медианного значения абсолютной погрешности определения поправок к бортовым шкалам времени навигационных космических аппаратов относительно шкалы времени Системы

• 8.9.1 Определение медианного значения абсолютной погрешности определения поправок к бортовым шкалам времени НКА относительно шкалы времени Системы провести с использованием измерений наклонной дальности КОС и измерений радионавигационных параметров комплекта эталонного аппаратуры для высокоточного сравнения шкал времени (эталонного приемника).

• 8.9.2 Подключить эталонный приемник к синусоидальным сигналам частотой 10 МГц и импульсным сигналам шкалы времени частотой 1 Гц, формируемым КХШВ, используемым в базовом пункте слежения из состава Системы.

• 8.9.3 Провести измерения наклонной дальности до НКА с помощью КОС и измерения радионавигационных параметров по сигналам НКА с помощью эталонного приемника.

• 8.9.4 Определить значения поправок к бортовой шкале времени НКА относительно шкалы времени Системы на основе измерений наклонной дальности КОС и измерений радионавигационных параметров эталонного приемника по формуле (11).

• 8.9.5 Определить разности значений поправок к бортовой шкале времени НКА относительно шкалы времени Системы, рассчитываемых Системой, и поправок к бортовой шкале времени НКА относительно шкалы времени Системы, рассчитываемых на основе измерений наклонной дальности КОС и измерений радионавигационных параметров эталонного приемника, по формуле (15):

STlllBi ⁼ ^Трасч.ШВ!- &Гизм.И1Вн                                            (15)

где 8Tpa_C4.LiiBi - значения поправок к бортовой шкале времени НКА относительно шкалы времени Системы в i-ые моменты времени, рассчитываемые Системой с исключением суточных систематических погрешностей измерений по каждому НКА;

3T_u3MuiBi - значения поправок к бортовой шкале времени НКА относительно шкалы времени Системы в i-ые моменты времени, рассчитываемые на основе измерений наклонной дальности КОС и измерений радионавигационных параметров эталонного приемника.

• 8.9.6 Определить медианное значение абсолютной погрешности определения поправок к бортовым шкалам времени НКА относительно шкалы времени Системы по формуле (16):

  

  ST

  LLIBi

  Re'

  (16)

• 8.9.7 Результаты поверки считать положительными, если медианное значение абсолютной погрешности определения поправок к бортовым шкалам времени НКА относительно шкалы времени Системы не более 0,2 нс. В противном случае Система бракуется.

-11 -

• 9.1 При положительных результатах поверки на Систему выдается свидетельство установленной формы.

• 9.2 На оборотной стороне свидетельства о поверке записываются результаты поверки.

• 9.3 В случае отрицательных результатов поверки поверяемая Система к дальнейшему применению не допускается. На нее выдается извещение о непригодности к дальнейшей эксплуатации с указанием причин браковки непригодности.

Заместитель начальника НИО-8 по научной работе ФГУП «ВНИИФТРИ»

Начальник лаборатории 842

ФГУП «ВНИИФТРИ»