JJF 1942-2021 导航型卫星接收机校准规范.pdf

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JJF 1942-2021 导航型卫星接收机校准规范.pdf

第i个测量点下速度误差,m/s; U 第i个测量点下接收机的输出速度,m/s; V。一一卫星模拟器给定的圆周运动速度,m/s。 速度误差校准结果同公式(10)。 3)采用弹道仿真时,所设计的标准弹道的速度和加速度应在接收机给定技术指标 范围内,卫星模拟器模拟弹道的输出频率大于或等于接收机的接收频率,将接收机接收 到的每个采样时刻的速度值;与卫星模拟器同时刻给出的速度值V。进行比较,得到每 个时刻的速度误差为:

式中: AU一 第i个测量点下速度误差,m/s; :一一第i个测量点下接收机的输出速度,m/s; Voi一一第i个测量点下卫星模拟器给定的弹道仿真速度,m/s 速度误差校准结果同公式(10)

某高速公路工程盖板涵施工组织设计书7. 2. 3. 2圆周法

安装准备与采集同7.2.2.2。控制圆周测试系统转动,转动角速度为の,则运动 速度为V。, 每一采样时刻接收机测定的速度U:,接收机的每一采样时刻的速度误差同公

(12),速度误差校准结果同公式(10)

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安装准备及采集同7.2.2.3。依据霍尔传感器得到的时间和位移的关系,通过微分 得到标准的速度曲线V。(t);标准速度曲线的获得可参考附录C,接收机测得的速度 曲线为U;(t),在每一采样时刻的速度差:

△Ui(t) 第i个测量点下速度误差,m/s; U;(t) 一一第i个测量点下接收机的输出速度,m/s; Voi(t)一—第i个测量点下标准速度,m/s。 速度误差校准结果可以表示为:

式中: E(t) 速度误差校准结果,m/s; 测量个数。

ZAu(t) E,(t) 1

a)将接收机天线输入端连接到卫星模拟器仿真信号输出端。根据被校接收机可接 收的频点要求设置卫星模拟器输出频点,在卫星模拟器上编辑需要仿真的加速度曲线, 设置卫星模拟器输出功率,不低于也不过饱和被校接收机标注的灵敏度。 b)在卫星模拟器上选择模拟场景的状态参数,典型的运动状态有:匀加速直线和 匀速圆周。 1)匀加速直线运动时,在卫星模拟器上设置、y、方向上的加速度参数A, A,,A。,卫星模拟器输出仿真信号,接收机开机正常定位后,记录接收机每一采样时 刻采集到加速度信息ai。采样时间30s,接收机的每一采样时刻的加速度误差:

△a; 第i个测量点下加速度误差,m/s²; ai 第i个测量点下接收机输出的加速度,m/s²; A 卫星模拟器在r方向上的给定加速度,m/s²; A 卫星模拟器在y方向上的给定加速度,m/s²; A 一一卫星模拟器在方向上的给定加速度,m/s²。 加速度误差校准结果可以表示为:

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式中: E。加速度均方根误差,m/s; 一测量个数。 2)匀速圆周运动时,设定圆心位置和圆周运动的半径,当需要提高仿真的加速度 时,相应加大圆周半径R。卫星模拟器给定的圆周运动速度V。,产生的向心加速度:

一卫星模拟器输出的标准加速度,m/s; V。卫星模拟器给定的圆周运动角速度,m/s; R—模拟器给定的圆周运动半径,m。 每一采样时刻接收机测定的加速度αi,接收机的加速度误差:

7. 2. 4. 2圆周法

7. 2. 4. 3 滑轨法

a)安装准备及采集同7.2.2.3。依据霍尔传感器得到的时间和位移的关系,通过二 次微分得到标准的加速度曲线α。(t);依据接收机测得的时间和速度的关系,通过 次微分得到接收机测得的加速度曲线a;(t),在i时刻的加速度误差:

ai(t) 第i个测量点下加速度误差,m/s; a;(t) 第i个测量点下接收机输出加速度,m/s²; aoi(t) 第i个测量点下标准加速度,m/s。 b)加速度误差校准结果可表示为:

式中: △a;(t)一—第i个测量点下加速度误差,m/s"; Ea (t) 一一加速度误差校准结果,m/s²; n 测量个数。

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Aa?(t) E,(t):

校准结束后出具校准证书。校准证书应准确、客观的报告校准结果,校准结果以 数据、校准曲线等形式给出。校准证书应包含委托方的要求、说明校准结果所必需 所用方法要求的全部信息,

导航型接收机的复校时间间隔一般为1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使 用情况、使用者、仪器本身质量等因素决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自 主决定复校时间间隔

B.1大地坐标(a,,h)到地心地固(,y,)转换

B.1大地坐标(a,,h)到地心地固(,y,)转损

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(B. 1) (B.2) (B. 3)

=(N+h)cosocos

其中,N是基准椭球的卯酉圈曲率半径,e为椭球偏心率,它们与基准椭球的长半 径a和短半径b存在如下关系:

基准椭球体的极扁率f定义为

基准椭球体的长半径,a=6378137.0m; f—基准椭球体的极扁率,f=1/298.257223563。 B.2地心地固坐标系(△,△y,△)与站心坐标(△e,△n,△u)转换 一般用户接收机采用站心坐标系ENU(东北天),表示为(△e,△n,△u)。 站心坐标系(Ae,An,Au)与地心地固坐标系(Ar,Av,△)之间的关系:

将(B.7)展开,则有:

Ae △.a An =S AJ Au Az

sina cOsΛ 0 S singcosa singsina cOS cOSPCOsA cossina sing

(B. 9) (B.10) (B.11)

L =Ae? + An?

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火箭撬校准过程及标准弹道建立方

利用火箭麓(滑轨法)校准导航型接收机过程中最重要的是建立火箭麓试验标准弹 道,是评定导航型接收机动态定位、速度、加速度误差的关键,火箭撬试验校准时以霍 尔传感器测量系统作为标准进行溯源,其测量得到的数据特点为等距不等时,接收机输 出数据特点为等时不等距,如图C.1所示

图C.1被测接收机定位信息与霍尔传感器测量的信息时间序列对不准示

图C.1被测接收机定位信息与霍尔传感器测量的信息时间序列对不准示意图 为了实现对接收机的校准,采用三次样条插值法、微商等方法建立火箭撬试验标 道。具体校准过程如图C.2所示

图C.2火箭撬试验校准过程

c)在同一时间坐标轴下,利用公式(5)~公式(8)计算动态定位误差;利用公 式(13)和公式(14)计算速度误差;利用公式(19)和公式(20)计算加速度误差。 C.2火箭撬试验标准弹道建立方法

通过对标准位移弹道微商得到标准速度弹道。计算过程如下:各霍尔坐标点为y:, =1,2,,n,n为响应的霍尔点个数。相应的响应时间为t;,i=1,2,.,n,两 个端点y1和y的二阶导数为加速度g1和g"。 1)计算n个响应位置点的一阶导数1,即U:

(C. 2) (C.3) (C.4)

2)计算霍尔坐标点插值点处的速度值U;,i=1,2,,N,N为插值点数。

具中,t;EL,;+1J 最终通过上述方法建立的标准位移弹道和标准速度弹道如图C.3所示

图C.3标准位移和标准速度弹道

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导航型卫星接收机校准结果可分为静态定位校准结果(大地标准点法、仿真法)、 动态定位校准结果(仿真法、圆周法、滑轨法)、速度校准结果(仿真法、圆周法、滑 轨法)、加速度校准结果(仿真法、圆周法、滑轨法)。

a)静态水平定位 水平定位误差为:

AP, =Ar+AyA

u(P)=2()u()+2(y)u(y) A.; A.yi △.;) (△y;) VAr+Ay /Ar+Ay

Ax; Ay; (△r;) c (△y;) Ar?+Ay? Ar?+Ayi

u(r;)、u(y:)i、y:的标准不确定度,m; u(X。)、u(Y。)一一X。、Y。的标准不确定度,m 假设u(;)=u(y:),u(X。)=u(Y),则u(△r;)=u(△y;),代人公式 (D.2)。

Ar; Ay: u(△P)= u(r,) Ar?+Ay? /Ar?+Ay? :

合成标准不确定度为:

u(p)一一水平定位的测量重复性引入的不确定度,m。 b)静态高程定位 第个采样时刻,高程定位误差为

u(h,)、u(H。) 分别为h;、H。的标准不确定度,m。 合成标准不确定度为:

(h) 高程定位的测量重复性引入的不确定度,m。

某接收机大地标准法校准结果见表D.1

uch=/u(h,)+u(h)=/u(h,)+u(H。)+u(h)

表D.1静态定位(大地标准点法)校准结果

a)水平定位校准不确定度

表D.2水平定位(大地标准点法)主要不确定度来源

参考以上主要不确定度来源表D.2及校准结果表D.1,大地标准法水平定位合成 标准不确定度为1.13m,扩展不确定度为2.26m(k=2)。 b)高程定位校准不确定度 大地标准占法校准高程定位不确定度分析见表D.3

3高程定位(大地标准点法)主要不确定度来

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参考以上主要不确定度来源表D.3及校准结果表D.1,高程定位合成标准不确定 度为1. 36 m,扩展不确定度为 2. 72 m (k=2)

D. 1. 2 仿真法

仿真法校准结果见表D.4。

表D.4静态定位(仿真法)校准结果

真法水平定位校准不确定度来源见表D.5

表D.5水平定位(仿真法)主要不确定度来

参考以上主要不确定度来源和实际校准结果,仿真法校准的水平定位合成标准不 度为0.19m,扩展不确定度为0.38m(k=2)。 b)高程定位校准不确定度 仿真法校准高程定位主要不确定度来源见表D.6

表D.6高程定位(仿真法)主要不确定度来源

参考以上主要不确定度来源和实际校准结果,高程定位合成标准不确定度 31 m,扩展不确定度为 0.62 m (k=2)。

D.2动态定位校准不确定度评定

第i采样时刻动态水平定位误差为:

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AP=VAr?+Ay?

u(a)一一动态水平定位的测量重复性引人的不确定度 动态水平定位测量重复性引入的不 法下

ucp=/u"(a,)+u"(X,)+u"(pa)

Z(Ar? +Ay?) u(p):

(h;)、u(H;) H;和h;标准不确定度,m。 合成标准不确定度可以表示为

uch=/u(△h;)+u²(h)=/u(h)+u(H)+u?(ha)

式中: u(h)一动态高程定位的测量重复性引入的不确定度,m。 动态高程定位测量重复性引入的不确定度计算方法如下:

式中: 7——测量次数

某接收机仿真法校准动态定位结果见表D.7

Zh? u(ha):

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表D.7动态定位(仿真法)校准结果

a)动态水平定位校准不确定度

仿真法校准动态水平定位不确定度来源见表D.8。

主要不确定度来源和实际校准结果,仿真法校准的动态水平定位合成标准 41m,扩展不确定度为0.82m(k=2)

参考以上主要不确定度来源和实际校准结果,仿真法校准的动态水平定位合成标准 不确定度为0.41m,扩展不确定度为0.82m(k=2)。 b)动态高程定位校准不确定度

参考以上主要不确定度来源和实际校准结果,仿真法校准的动态水平定位合成标准 不确定度为0.41m,扩展不确定度为0.82m(k=2)。 b)动态高程定位校准不确定度

表D.9高程定位(仿真法)主要不确定度来

参考以上主要不确定度来源和实际校准结果,仿真法校准的动态高程定位合成标 确定度为 0. 22 m,扩展不确定度为 0. 44 m(k=2)

某接收机圆周法校准结果见表D.10

JJF 1942—2021

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表D.10动态水平定位(圆周法)校准结果

周法动态定位主要不确定度来源见表D.1

参照以上不确定度分析,圆周法校准水平定位的合成标准不确定度为0.87m,扩 展不确定度为1.74m(k=2)。 b)高程定位校准不确定度 高程定位校准主要不确定度来源见表D12

定位校准主要不确定度来源见表D.12

表D.12高程(圆周法)主要不确定度来源

D. 2. 3 滑轨法

某接收机滑轨法校准结果见表D.13。

JF 1942—2021

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表D.13动态定位、速度(滑轨法)校准结

a)动态水平定位校准不确定度

滑轨法校准水平定位主要不确定度来源见表D.14

参照主要不确定度来源和实际校准结果,滑轨法校准水平定位合成标准不确定度为 . 27 m, 扩展不确定度为 0. 54 m (k=2)。

b)高程定位校准不确定度

b)高程定位校准不确定度

程定位主要不确定度来源见表D.15

表D.15高程(滑轨法)主要不确定度来源

滑轨法校准高程定位的合成标准不确定度为0.29m,扩展不确定 (k=2)。

D.3速度校准不确定度评

速度误差可以表示为:

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uv,)=u"(v,)+u"(V)

式中: u(u;)、u(V) 一Ui、V;的标准不确定度,m/s。 校准合成不确定度可以表示为: ue=/u(v;)+u"()=/u(v;)+u(V,)+u"() 式中: u()一一速度测量重复性引入的不确定度,m/s。 速度测量重复性引入的不确定度计算方法如下

u(U;)、u(V Ui、 校准合成不确定度可以表示为:

校准合成不确定度可以表示为: u=u(v;)+u"()=/u?(;)+u(V,)+u() 式中: u() 一速度测量重复性引入的不确定度,m/s。 速度测量重复性引入的不确定度计算方法如下

速度测量重复性引入的不确定度,m/ 量重复性引入的不确定度计算方法如下:

式中: ——测量个数。

某接收机仿真法速度校准结果见表D.16

u() n(n 1)

表D.16速度(仿真法)校准结果

仿真法速度校准不确定度来源见表D.17

仿真法速度校准不确定度来源见表D.17

表D.17速度(仿真法)主要不确定度来源

参照主要不确定度来源,仿真法校准速度的合成标准不确定度为0.02m/s,扩 确定度为0.04m/s(k=2)

D. 3. 2 圆周法

某接收机圆周法校准结果见表D.18

JJF1942—2021

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表D.18速度(圆周法)校准结果

法速度校准主要不确定度来源见表D.19。

石家庄市中储城市广场模板工程专项施工方案表D.19速度(圆周法)主要不确定度来源

参照主要不确定度来源,圆周法校准速度的合成标准不确定度为0.03m/ 不确定度为0.06m/s(k=2)

D. 2. 3 滑轨法

某接收机滑轨法校准结果见表D.20

D.20动态定位、速度(滑轨法)校准结果

速度校准的主要不确定度来源见表D.21。

速度(滑轨法)主要不

考以上不确定度来源,滑轨法校准速度合成标准不确定度为4.73m/s,扩展不 寸9.46m/s(k=2)

参考以上不确定度来源青海建设工程市场价格信息(2021年第7-8期).pdf,滑轨法校准速度合成标准不确定度为4.73m/s, 确定度为9.46m/s(k=2)。

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