Методика поверки «Имитаторы сигналов спутниковых навигационных систем GSS9000» (МП 651-16-13 )

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель генерального

ИНСТРУКЦИЯ

Имитаторы сигналов спутниковых навигационных систем GSS9000 МЕТОДИКА ПОВЕРКИ 651-16-13 МП

р.п. Менделеево 2016 г.

• 1.1 Настоящая методика поверки распространяется на имитаторы сигналов спутниковых навигационных систем GSS9000 (далее - имитатор сигналов) и устанавливает порядок и объем их первичной и периодической поверок.

• 1.2 Интервал между поверками - 1 год.

2.1 При поверке имитатора сигналов выполнить работы в объеме, указанном в таблице 1.

Таблица 1

Примечание. Периодическую поверку допускается проводить в тех диапазонах, которые используются при эксплуатации, по соответствующим пунктам настоящей методики. При этом соответствующая запись должна быть сделана в эксплуатационных документах и свидетельстве о поверке (при его наличии) на основании решения эксплуатанта.

• 2.2 При получении отрицательных результатов при выполнении любой из операций поверка прекращается, имитатор сигналов 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 поверяемого имитатора сигналов с требуемой точностью.

• 3.3 Применяемые средства измерений должны быть утверждённого типа, исправны и иметь действующие свидетельства о поверке, эталоны должны быть аттестованы.

• 4.1 К проведению поверки имитатора сигналов допускается инженерно-технический персонал с высшим образованием, ознакомленный с руководством по эксплуатации (РЭ) и документацией по поверке, допущенный к работе с электроустановками напряжением до 1000 В и имеющий право на поверку (аттестованный в качестве поверителей).

• 5.1 При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности в соответствии с ГОСТ 12.3.019-80.

• 5.2 К работе с имитатором сигналов 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:

  • - температура окружающего воздуха, °C                                   20 ± 5;

  • - относительная влажность воздуха, %                                     60±10;

  • - атмосферное давление, мм рт. ст.                                         750±10;

  • - напряжение питания, В                                          от 220 до 240;

  • - частота напряжения питания, Гц                                      от 48 до 66.

• 7.1 Перед проведением поверки необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

• - выполнить операции, оговоренные в РЭ на поверяемый имитатор сигналов, по его подготовке к работе;

• - выполнить операции, оговоренные в РЭ на применяемые средства поверки, по их подготовке к измерениям.

• 8.1 Внешний осмотр

  • 8.1.1 При внешнем осмотре проверить:

• - отсутствие механических повреждений и ослабление элементов, 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 имитатор сигналов бракуется и отправляется в ремонт.

• 8.2 Опробование

  • 8.2.1 Включить ПЭВМ и генератор сигналов из состава имитатора сигналов путем нажатия соответствующей кнопки включения на ПЭВМ и перевода в верхнее положение тумблера на задней панели генератора сигналов.

  • 8.2.2 После включения на дисплее ПЭВМ должна отображаться загрузка системы Windows. Дождаться окончания загрузки системы Windows, что свидетельствует о том, что имитатор сигналов готов к работе.

  • 8.2.3  Запустить установленное на ПЭВМ специализированное программное обеспечение SimGEN и в соответствии с технической документацией имитатора сигналов провести внутреннюю калибровку. По окончании калибровки (не более 30 минут) проконтролировать результаты на предмет отсутствия ошибок.

  • 8.2.4 Результаты поверки считать положительными, если по результатам внутренней калибровки имитатора сигналов отсутствуют ошибки. В противном случае имитатор сигналов бракуется и отправляется в ремонт.

• 8.3 Идентификация программного обеспечения

  • 8.3.1 Проверку соответствия заявленных идентификационных данных программного обеспечения (ПО) имитатора сигналов проводить в соответствии с разделом 1 РЭ в следующей последовательности:

• - проверить идентификационное наименование ПО имитатора сигналов;

• - проверить номер версии ПО имитатора сигналов.

• 8.3.2 Результаты поверки считать положительными, если идентификационные данные ПО соответствуют идентификационным данным, приведенным в таблице 3. В противном случае имитатор сигналов бракуется и отправляется в ремонт.

Таблица 3                     _____________________________________________________

• 8.4 Определение номинальных значений несущих частот выходных сигналов

  • 8.4.1 Для определения номинальных значений несущих частот выходных сигналов подключить к имитатору сигналов навигационную аппаратуру потребителей ГЛОНАСС/GPS/Galileo/BeiDou-II/SBAS/QZSS, например, GNSS-станцию Trimble NetR9 Ti-2, используя антенный кабель. Использовать радиочастотный разъем N-типа для выдачи формируемых навигационных сигналов, расположенный на лицевой панели генератора сигналов.

  • 8.4.2 Включить имитатор сигналов и GNSS-станцию Trimble NetR9 Ti-2 и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств.

  • 8.4.3 Сформировать и воспроизвести на имитаторе сигналов сценарий для неподвижного объекта с сигналами КНС ГЛОНАСС (LI, L2, литеры рабочих частот от минус 7 до 6), GPS (LI, L2, L5), Galileo (El, E5ab, Е6), BeiDou-II (Bl, B2), подсистемы SBAS (LI, L5) и системы QZSS (LI, L2, L5).

  • 8.4.4 Провести измерения текущих навигационных параметров по сигналам КНС ГЛОНАСС, GPS, Galileo, BeiDou-II, подсистемы SBAS и системы QZSS GNSS-станцией Trimble NetR9 Ti-2 в течение 1 суток. По окончании измерений проконтролировать наличие измерительной информации (файлы формата Rinex) GNSS-станции Trimble NetR9 Ti-2 по сигналам КНС ГЛОНАСС (LI, L2, литеры рабочих частот от минус 7 до 6), GPS (LI, L2, L5), Galileo (El, E5ab, Е6), BeiDou-II (Bl, B2), подсистемы SBAS (LI, L5) и системы QZSS (LI, L2, L5).

  • 8.4.5 Результаты поверки считать положительными, если по результатам измерений GNSS-станции Trimble NetR9 Ti-2 в наличии измерительная информация по сигналам КНС ГЛОНАСС (LI, L2, литеры рабочих частот от минус 7 до 6), GPS (LI, L2, L5), Galileo (El, E5ab, Е6), BeiDou-II (Bl, B2), подсистемы SBAS (LI, L5) и системы QZSS (LI, L2, L5), что свидетельствует о том, что сигналы КНС ГЛОНАСС, GPS, Galileo и BeiDou-II, а также подсистемы SBAS и системы QZSS, формируемые имитатором сигналов, соответствуют опубликованным интерфейсным контрольным документам, а, следовательно, номинальные

значения несущих частот выходных сигналов соответствуют:

В противном случае имитатор сигналов бракуется и отправляется в ремонт.

• 8.5 Определение относительной вариации частоты внутреннего опорного генератора за 1 сутки (после 24-часового прогрева)

  • 8.5.1 Собрать схему измерений в соответствии с рисунком 1.

    

    Рисунок 1 - Схема измерений для определения относительной вариации частоты внутреннего опорного генератора за 1 сутки

Для подключения частотомера к имитатору сигналов использовать разъем (INT REF OUT) на задней панели генератора сигналов из состава имитатора сигналов.

• 8.5.2 Включить имитатор сигналов, частотомер и стандарт частоты и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств.

• 8.5.3 По окончании времени прогрева имитатора сигналов 24 часа провести измерение частоты внутреннего опорного генератора для генератора сигналов из состава имитатора сигналов.

• 8.5.4 Определить относительную погрешность по частоте ^Ofl по формуле (1):

  

где/,™. = Ю МГц.

• 8.5.5 По окончании 1 суток от момента первого измерения провести повторное измерение частоты и определить относительную погрешность по частоте ^0/2 ■

• 8.5.6  Определить относительную вариацию частоты внутреннего опорного генератора за 1 сутки по формуле (2):

^Olcym. “ S_Of 2 ~ ⁵0 fl ■

• 8.5.7 Результаты поверки считать положительными, если для генератора сигналов, входящего в состав имитатора сигналов, значение относительной вариации частоты внутреннего опорного генератора за 1 сутки (после 24-часового прогрева) находится в пределах ± 5-10’¹⁰. В противном случае имитатор сигналов бракуется. При положительных результатах поверки отрегулировать при необходимости внутренний опорный генератор до получения показания частоты на табло частотомера в пределах ± 0,02 Гц от номинального значения 10 МГц, используя отвертку, входящую в комплект инструментов для калибровки, и регулировочный винт в отверстии на панели генератора сигналов.

8.6 Определение относительного уровня гармонических составляющих

• 8.6.1 Собрать схему измерений в соответствии с рисунком 2.

  

  Рисунок 2 - Схема измерений для определения уровня гармонических составляющих

Для подключения анализатора сигналов к имитатору сигналов использовать разъем (HIGH LEVEL) на корпусе генератора сигналов из состава имитатора сигналов.

• 8.6.2 Включить имитатор сигналов, анализатор сигналов и стандарт частоты и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств.

• 8.6.3  На имитаторе сигналов выполнить последовательно формирование немодулированных сигналов (CW - Continuous Wave) со значениями несущих частот навигационных сигналов в соответствии с РЭ.

• 8.6.4 Настроить значения уровня мощности и ширины полосы частот анализатора сигналов для получения на дисплее изображения, характеризующего уровень второй гармонической составляющей.

• 8.6.5 Определить относительный уровень гармонических составляющих.

• 8.6.6 Результаты поверки считать положительными, если значения относительного уровня гармонических составляющих не более минус 40 дБс. В противном случае имитатор сигналов бракуется.

• 8.7 Определение погрешности установки уровня мощности выходных сигналов

• 8.7.1 Собрать схему измерений в соответствии с рисунком 3.

  

  Рисунок 3 - Схема измерений для определения погрешности установки уровня мощности выходных сигналов

Для подключения измерителя мощности с блоком измерительным и первичными измерительными преобразователями к имитатору сигналов использовать разъем (HIGH LEVEL) на корпусе генератора сигналов из состава имитатора сигналов. Обеспечить информационную связь между генератором сигналов и измерителем мощности по интерфейсному кабелю.

• 8.7.2  Включить имитатор сигналов и измеритель мощности и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств. Перед использованием измерителя мощности провести его калибровку и учитывать соответствующие поправочные коэффициенты при проведении измерений мощности.

• 8.7.3 Рассчитать ожидаемый уровень мощности выходных сигналов RFREF(GNSS) КНС ГЛОНАСС (LI, L2), КНС GPS (LI, L2, L5), КНС Galileo (El, E5ab, Е6), КНС BeiDou-II (Bl, B2) от разъема (HIGH LEVEL) на корпусе генератора сигналов по формуле (3), например, для сигналов КНС ГЛОНАСС (L1). Для этого использовать значения OFFSET(GNSS) - значения ослабления уровня мощности сигналов от разъема (HIGH LEVEL) на корпусе генератора сигналов до разъема N-типа, расположенного на лицевой панели генератора сигналов, приведенные в технической документации на имитатор сигналов.

RFREF(niOHACC LI) = OFFSET (ГЛОНАСС Ы) - 131,0 дБм + К_у,      (3)

где минус 131,0 дБм - номинальный уровень мощности сигналов КНС ГЛОНАСС (L1), приведенный в технической документации на имитатор сигналов;

К_у - программно устанавливаемый коэффициент усиления.

• 8.7.4  На имитаторе сигналов выполнить последовательно формирование навигационных сигналов в соответствии с РЭ.

• 8.7.5 Определить погрешность установки уровня мощности выходных сигналов по формуле (4):

Д = RFREF(GNSS) - Р_изм.,

где Р_изм. - уровень мощности навигационных сигналов, измеренный измерителем мощности.

• 8.7.6 Результаты поверки считать положительными, если значения погрешности установки уровня мощности выходных сигналов находятся в пределах ± 0,5 дБ. В противном случае имитатор сигналов бракуется. При положительных результатах поверки для генератора сигналов из состава имитатора сигналов в соответствие с РЭ компенсировать значения абсолютной погрешности А в случае, если 0,3 дБ < А < 0,5 дБ, путем задания соответствующей команды. В соответствии с п.п. 8.7.4 - 8.7.5 повторно определить погрешность установки уровня мощности выходных сигналов и убедиться, в том, что погрешности А компенсированы.

• 8.8 Определение межканального смещения уровня мощности выходных сигналов

• 8.8.1 Использовать рабочее место в соответствии с рисунком 3.

• 8.8.2  Включить имитатор сигналов и измеритель мощности и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств. Перед использованием измерителя мощности провести его калибровку и учитывать соответствующие поправочные коэффициенты при проведении измерений мощности.

• 8.8.3  На имитаторе сигналов выполнить последовательно формирование навигационных сигналов в каналах с 1-го по 16-ый в соответствии с РЭ.

• 8.8.4  Определить погрешность межканального смещения уровня мощности выходных сигналов по формуле (5):

Лк ~ Ризм.1 ~ Ризм.к>                                                                  (5)

где Ризм.1 ~ измеренный уровень мощности для 1-го канала;

Ризм.к ~ измеренный уровень мощности для k-го канала, к = 2, 3,... 16.

• 8.8.5 Результаты поверки считать положительными, если значения межканального смещения уровня мощности выходных сигналов находятся в пределах ± 0,1 дБ. В противном случае имитатор сигналов бракуется.

• 8.9 Определение СКО случайной составляющей погрешности формирования беззапросной дальности

• 8.9.1 Собрать схему измерений в соответствии с рисунком 4.

  

Рисунок 4 - Схема измерений для определения погрешности формирования беззапросной дальности

Для подключения навигационной аппаратуры потребителей ГЛОНАСС/GPS/Galileo/BeiDou-II/SBAS/QZSS, например, GNSS-станции Trimble NetR9 Ti-2, к имитатору сигналов использовать радиочастотный разъем N-типа для выдачи формируемых навигационных сигналов, расположенный на лицевой панели генератора сигналов.

• 8.9.2 Включить имитатор сигналов, GNSS-станцию Trimble NetR9 Ti-2 и стандарт частоты и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств.

• 8.9.3 Сформировать и воспроизвести на имитаторе сигналов сценарий для неподвижного объекта с сигналами КНС ГЛОНАСС (LI, L2, литеры рабочих частот от минус 7 до 6), GPS (LI, L2, L5), Galileo (El, E5ab, Е6), BeiDou-II (Bl, Bl).

• 8.9.4 Провести измерения текущих навигационных параметров по сигналам КНС ГЛОНАСС, GPS, Galileo и BeiDou-II GNSS-станцией Trimble NetR9 Ti-2 в течение 1 суток. По окончании измерений проконтролировать наличие измерительной информации (файлы формата Rinex) GNSS-станции Trimble NetR9 Ti-2 по сигналам КНС ГЛОНАСС (LI, L2, литеры рабочих частот от минус 7 до 6), GPS (LI, L2, L5), Galileo (El, E5ab, Е6) и BeiDou-II (Bl, Bl), а также файла с измерительной информацией имитатора сигналов.

• 8.9.5 Для определения СКО случайной составляющей погрешности формирования беззапросной дальности определить i-ые разности приращения псевдодальности имитатора сигналов и приращения псевдодальности, измеренной GNSS-станцией Trimble NetR9 Ti-2, по формуле (6):

AAS_t = ASt-AS_iUM.>                                                       (6)

где AS) = Si - Si-i - i-oe значение приращения псевдодальности имитатора сигналов, вычисленное путем обработки файла с измерительной информацией;

ASi им. ~ (L, - Li.i)-Ak - i-oe значение приращения псевдодальности, измеренной GNSS-станцией Trimble NetR9 Ti-2;

Лк - длина волны несущей для литеров рабочих частот КНС ГЛОНАСС (от минус 7 до 6), для центральных частот КНС GPS, Galileo и BeiDou-II.

• 8.9.6 Определить СКО случайной составляющей погрешности формирования беззапросной дальности по формуле (7):

где      . — S AAS _ среднее значение i-ых разностей приращения

^7V i = I

псевдодальности имитатора сигналов и приращения псевдодальности, измеренной GNSS-станцией Trimble NetR9 Ti-2.

СКО случайной составляющей погрешности формирования беззапросной дальности определить по сигналам КНС ГЛОНАСС LI, GPS LI, Galileo El и BeiDou-II Bl.

• 8.9.7 Результаты поверки считать положительными, если значения СКО случайной составляющей погрешности формирования беззапросной дальности не более 0,01 м. В противном случае имитатор сигналов бракуется.

• 8.10 Определение СКО случайной составляющей погрешности формирования скорости изменения беззапросной дальности

• 8.10.1 Для определения СКО случайной составляющей погрешности формирования скорости изменения беззапросной дальности (псевдоскорости) имитатора сигналов использовать измерительную информацию (файлы формата Rinex) GNSS-станции Trimble NetR9 Ti-2, полученную в п. 8.9, и определить i-ые разности псевдоскорости имитатора сигналов и псевдоскорости, измеренной GNSS-станцией Trimble NetR9 Ti-2, по формуле (8):

ADi = Di - Di _изм.,                                                               (8)

где Dj - i-oe значение псевдоскорости имитатора сигналов, содержащееся в файле с измерительной информацией;

Dj им. ~ i-oe значение псевдоскорости, измеренной GNSS-станцией Trimble NetR9 Ti-2.

• 8.10.2 Определить СКО случайной составляющей погрешности формирования скорости изменения беззапросной дальности по формуле (9):

  

(9)

где      ~ n           - среднее значение i-ых разностей псевдоскорости

имитатора сигналов и псевдоскорости, измеренной GNSS-станцией Trimble NetR9 Ti-2.

CKO случайной составляющей погрешности формирования скорости изменения беззапросной дальности определить по сигналам КНС ГЛОНАСС LI, GPS LI, Galileo El и BeiDou-II Bl.

• 8.10.3 Результаты поверки считать положительными, если значения СКО случайной составляющей погрешности формирования скорости изменения беззапросной дальности не более 0,01 м/с. В противном случае имитатор сигналов бракуется.

• 8.11 Определение погрешности измерений интервала времени между импульсным сигналом шкалы времени 1 Гц и соответствующим ему событием в навигационном сигнале

• 8.11.1 Собрать схему измерений в соответствии с рисунком 5.

  

Рисунок 5 - Схема измерений для определения погрешности измерений интервала времени между импульсным сигналом шкалы времени 1 Гц и соответствующим ему событием в навигационном сигнале

Для подключения осциллографа цифрового к имитатору сигналов использовать разъем (HIGH LEVEL) и разъем (1PPS OUT) на корпусе генератора сигналов из состава имитатора сигналов.

• 8.11.2 Включить имитатор сигналов, осциллограф цифровой и стандарт частоты и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств.

• 8.11.3  На имитаторе сигналов выполнить последовательно формирование навигационных сигналов в соответствии с РЭ.

• 8.11.4 Настроить значение уровня запуска триггера (1 В, импульсный сигнал частотой 1 Гц, подаваемый на вход) осциллографа цифрового для получения на дисплее изображений, подобных приведенным на рисунке 6.

  

а)                                                 б)

Рисунок 6 - Изображение изменения фазы в псевдослучайной последовательности (ПСП) высокочастотного сигнала КНС ГЛОНАСС L1 а) и КНС GPS L1 б)

• 8.11.5 Провести измерения интервала времени Т> между импульсным сигналом шкалы времени имитатора сигналов 1 Гц (1 PPS) по уровню 0,5 и изменением фазы в ПСП высокочастотного (ВЧ) сигнала, характеризующим переход от последнего элемента предыдущей ПСП к первому элементу следующей ПСП (для сигналов КНС ГЛОНАСС необходимо учесть поправку на 2тэл. ⁼ 1957-2 = 3914 нс).

Измерения Т, провести по сигналам КНС ГЛОНАСС (LI, L2, литеры рабочих частот от минус 7 до 6), GPS (LI, L2, L5), Galileo (El, E5ab, Е6) и BeiDou-II (Bl, Bl).

Учесть в измерениях 7} поправки на задержку сигналов в радиочастотных кабелях, подключаемых к разъему (HIGH LEVEL) и разъему (1PPS OUT) на корпусе генератора сигналов из состава имитатора сигналов.

• 8.11.6 Результаты поверки считать положительными, если значения погрешности измерений интервала времени между импульсным сигналом шкалы времени 1 Гц и соответствующим ему событием в навигационном сигнале находятся в пределах ± 2 нс. В противном случае имитатор сигналов бракуется.

• 8.12 Определение диапазона скорости при моделировании параметров движения объекта

• 8.12.1  Использовать схему измерений в соответствии с рисунком 2. Для подключения анализатора сигналов к имитатору сигналов использовать разъем (HIGH LEVEL) на корпусе генераторов сигналов из состава имитатора сигналов.

• 8.12.2 Включить имитатор сигналов, анализатор сигналов и стандарт частоты и дождаться установления рабочего режима работы для каждого из средств.

• 8.12.3 Сформировать и воспроизвести на имитаторе сигналов сценарий для объекта типа «самолет», движущегося по направлению к геостационарному космическому аппарату. В этом случае изменение значения несущей частоты навигационного сигнала от номинального значения будет обусловлено влиянием эффекта Доплера.

Параметры сценария (рисунок 7):

а) неподвижное положение;

б) рывок со значением минус 890400 м/с³, при этом значение ускорения достигает минус 186984 м/с², значение скорости достигает минус 119669,76 м/с;

в) движение с постоянной скоростью;

г) рывок со значением 890400 м/с³, при этом значения ускорения достигает 186984 м/с², скорость достигает сначала нулевого значения, затем увеличивается до максимального значения;

д) движение с постоянной скоростью;

е) рывок со значением минус 890400 м/с³, при этом значение ускорения достигает минус 186984 м/с², значение скорости достигает нулевого значения.

время, с

Рисунок 7 - График изменения скорости объекта типа «самолет»

• 8.12.4 Фиксировать на анализаторе сигналов смещение несущей частоты навигационного сигнала от номинального значения, обусловленное влиянием эффекта Доплера (рисунок 8). Смещение несущей частоты вправо и влево, обусловленное изменением скорости в проекции от минимального до максимального значения, должно быть (1’2562V )_{МГц = 628}д 25кГц.

  

  Рисунок 8 - Смещение несущей частоты навигационного сигнала относительно номинального значения 1,57542 ГГц

• 8.12.5 Определить верхнюю границу диапазона скорости при моделировании параметров движения объекта по формуле (10):

r-7-A.                                     (Ю)

JL!

Таким образом, V = ^299792458м/с      25 • 10’ Гц = 119500м / с.

1,57542 10 Гц

• 8.12.6 Результаты поверки считать положительными, если диапазон скорости при моделировании параметров движения объекта составляет от 0 до 119500 м/с. В противном случае имитатор сигналов бракуется.

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

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

• 9.3 В случае отрицательных результатов поверки поверяемый имитатор сигналов к дальнейшему применению не допускается. На него выдается извещение о непригодности к дальнейшей эксплуатации с указанием причин браковки непригодности.

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

Начальник лаборатории 841

ФГУП «ВНИИФТРИ»