GB/T 39413-2020 北斗卫星导航系统信号模拟器性能要求及测试方法

ICS49.020

v04GB

中华人民共和国国家标准

GB/T39413-2020

北斗卫星导航系统信号模拟器

性能要求及测试方法

PerformancerequirementsandtestmethodsforBeiDounavigation

satellitesystemsignalsimulator

2020-11-19发布2021-06-01实施

国家市场监督管理总局申＃

国家标准化管理委员会保叩

GB/T39413-2020

目次

前育…··皿

1范围………··………….1

2规范性引用文件……”…….1

3术语和定义、缩略语……………“………·……1

3.1术语和定义………“………·……1

3.2缩略语”…………”……1

4概述…”……··……”………·………2

5要求…”……··……”………·……2

5.1功能要求……··……”………·……2

5.2性能要求……………”…3

6测试条件”……………”…4

6.1测试环境……·………4

6.2测试设备………”……….4

6.3测试模式………·……”…·……5

7测试方法”……6

7.1功能测试…6

7.2性能测试……·……”…………10

附录AC资料性附录）各卫星导航系统信号频点、中心频率、码速率…”…………18

附录B（规范性附录）导航信号模拟器测试场景要求……·……”…………19

附录C（资料性附录〉存储数据文件内容、格式说明……·……”…………”21

附录DC资料性附录）射频仿真信号动态范围性能指标的测试计算方法…………24

参考文献……··“…"….25

I

GB/T39413-2020

前言

本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。

本标准由中央军委装备发展部提出。

本标准由全国北斗卫星导航标准化技术委员会（SAC/TC544）归口。

本标准起草单位z国防科技大学、中国卫星导航工程中心、中国航天标准化研究所、北京东方计量测

试研究所、测控与导航技术国家地方联合工程研究中心、中国电子科技集团公司第五十四研究所、湖南

矩阵电子科技有限公司、长沙北斗产业安全技术研究院、北京华力创通科技股份有限公司。

本标准主要起草人z杨俊、明德祥、刘莹、钟小鹏、吴海玲、许冬彦、玉礼亮、魏巍、叶红军、刘春阳、

刘志俭、唐大泉、孙东、李东俊。

m

GB/T39413-2020

北斗卫星导航系统信号模拟器

性能要求及测试方法

1范围

本标准规定了北斗卫星导航系统信号模拟器的概述、要求、测试条件和测试方法。

本标准适用于北斗卫星导航系统信号模拟器（以F简称“导航信号模拟器’勺的研制、设计、生产和验

收测试，可作为制定导航信号模拟器技术文件的依据。

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/T392672020北斗卫星导航术语

JJF1188-2008元线电计量名词术语及定义

JJF1471-2014全球卫星导航系统（GNSS）信号模拟器校准规范

3术语和定义、缩略语

3.1术语和定义

GB/T39267-2020,JJF1188-2008,JJF1471-2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

导航信号模拟器皿vigationsignalsimulator

能够按照BDS/GPS/GLONASS/Galileo等导航卫星信号和用户定义仿真参数模拟产生与卫星导

航信号原理特性一致的一种标准信号生成设备。

3.1.2

仿真场景simulationscenari倒

导航信号模拟器为表征卫星导航用户终端观测到的卫星信号特征和信号环境特征而定义的一组

数据。

3.1.3

事值timedelay

在任一仿真接收历元时刻，导航信号模拟器射频端口输出导航信号的码相位对应伪距值与导航信

号模拟器在该历元时刻的伪距记录值之间的差值。

3.1.4

BOC调审jbinaryoffsetcarrier

一种在BPSK调制基础上增加一个二进制副载波的调制方式．

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件囚

1

GB/T39413-2020

BOS，北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem]

BOC，二进制偏移载波（BinaryOffsetCarrier)

BPSK：二进制相移键控（BinaryPhaseShiftKeying)

ECEF，地心地固坐标系（Earth-Centered,Earth-Fixed]

GALILEO，伽利略卫星导航系统（GalileoNavigationSatelliteSystem)

GLONASS，格洛纳斯卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem)

GNSS，全球导航卫星系统（GlobalNavi日ationSatelliteSystem)

GPS：全球定位系统（GlobalPositioningSystem)

ICD：接口控制文件(InterfaceControlDocument)

PPS，每秒脉冲数（PulsePerSecond)

QPSK：四相移键控调和l(QuadraturePhaseShiftKeying)

RMS：均方根（RootMeanSquare)

TGD，群延迟时间改正（TimeCorrectionofGroupDelay)

UTC：协调世界时（UniversalTimeCoordinated)

4概述

导航信号模拟器是一种高精度的标准信号生成设备，可为卫星导航用户终端的研制开发、测试检验

提供仿真环境，其主要包含仿真控制、数学仿真、信号生成、时频基准、信号功率控制5类基本功能模块z

a)仿真控制模块实现参数配置、状态监测功能g

b)数学仿真模块按照仿真参数计算生成导航数据z

c)信号生成模块根据数学仿真模块计算的导航数据生成射频信号；

d)时频基准模块提供时间和频率基准；

e)信号功率控制模块完成输出导航信号的功率控制。

各模块连接关系见图1所示，

章建委费需4辈辈辈Ill

敦穿辑事簿跺

毒苦颜苦苦母校尊重

幌他穰响制和胁直梢精才数号非局城龄最商量窜拧郎对栋楼智慧量郑

海费事部跳楼禄苦苦母辈由主革

3号辈辈lPPS时在最苦苦号费量入

称要童基准穰主教

持费罪掬制数餐馆号输λ

学蓝侬哇攘攘黎

固1导航信号模拟器设备功能框圄

5要求

5.1

功能要求

5.1.1信号种类

导航信号模拟器应能模拟GNSS全球导航卫星系统中至少一个BOS的公开服务信号，各卫星导航

2

GB/T39413-2020

系统信号频点、中心频率、码速率参见附录A，具体信号结构、信号特性等详细信息参见其空间信号接口

控制文件CICD）。

5.1.2数学仿真功能

应能完成卫星星座仿真、大气传播仿真、用户轨迹仿真、天线建模仿真、特殊事件仿真、外部星历注

人和多路径仿真功能。具体要求应包括z

a)卫星星座仿真2应具备BDS星座或BDS与其他星座的混合仿真功能，具体包括卫星轨道仿

真、卫星钟差仿真、设备时延TGD仿真、地球自转效应仿真和相对论效应仿真s

b)大气传播仿真＝应具备电离层延迟仿真和对流层延迟仿真功能g

c)用户轨迹仿真z应能模拟静态、动态载体的运动特性，仿真生成用户运动轨迹s

d)天线建模仿真z应具备用户终端天线方向图的参数自配置和参数外部导人建模仿真功能p

e)特殊事件仿真g应具备闰秒调整、卫星故障、卫星伪距跳变仿真功能s

f)外部星历注入E应支持按外部输入的星历进行仿真的功能；

g)多路径仿真＝应具备多路径仿真功能，多路径信号的时延、衰减可调。

5.1.3射频信号校准功能

导航信号模拟器所输出射频信号功率和零值应具备可校准功能，能够通过参数配置进行修正。

5.2性能要求

5.2.1射频信号规模

射频信号规模具体要求应包括2

a)每频点主路径信号通道数量z注12;

b)每频点多路径信号通道数量z二三40

5.2.2射频倍号精度

射频信号精度具体要求应包括z

a)伪距相位误差＝《0.05m;

b）伪距变化率误差z《0.01m/s;

c)码相位通道间一致性g《0.05m;

d)IQ支路载波相位调制正交性：＜3°(1a);

e)零值误差2《0.1m（校准后）．

5.2.3射频信号质量

射频信号质量具体要求应包括2

a)相位噪声．指标要求应符合表1的规定s

b)杂波抑制（带内）'<-40dBc;

c)谱波抑制（二次）'<-35dBco

3

GB/T39413-2020

表1相位噪声指标要求

偏移中心频率相位噪声

HzdBc/Hz

1060

10075

Ik80

10k85

100k-95

5.2.4时间频率基准

时间频率基准具体要求应包括＝

a)频率稳定度＝《5×10-n;s;

b)频率准确度，.:;;s×1080

5.2.5射频信号功率

射频信号功率具体要求应包括z

a)功率绝对误差2《2dB;

b)功率线性度g《1dB/10dB;

c)功率范围g

一一动态范围注60dB;

一一最大输出功率z二三－90dBmo

5.2.6射频信号动态

射频信号动态具体要求应包括g

a)最大高度z》100km;

b)最大速度＝》8000m/s;

c)速度分辨力s《0.01m/s;

d)最大加速度z》900m/s';

e)加速度分辨力2《0.01m/s2;

£)最大加加速度2》900m/s';

g)加加速度分辨力．《0.01m/s3o

6测试条件

6.1测试环境

除非在技术文件中另有规定，所有测试应在满足如下环境条件下进行

a)温度，（23士5）℃；

b)相对湿度z《80%。

6.2测试设备

测试用仪器设备均应经过计量部门检定合格，并在有效期内。具体测试设备清单见表2。测试设

4

GB/T39413-2020

备和被测导航信号模拟器均需按各自技术文件要求进行预热。

表2测试所需设备清单及其指标要求

仪器名称仪器性能指标要求

序号

a)频率测量范围z》5GHz

b）频率分辨力z《IHz

c)输入信号电平范围，－110扭m～＋20dBm

频谱分析仪

Id）显示平均噪声电平＝《140dBm/Hz

〈含测量接收机插件）

e)支持信号相位噪声测试g《－100dBc/Hz(IOkHz偏置〉

绝对功率电平误差，±0.2dB

。

g）功率电平线性z士0.01dB/IOdB

a)带宽E二~3GHz

2高速示波器b）通道数注2个

c)通道采样速率z注20GSa/s

a)频率范围，225MHz~3GHz

3

时间间隔计数器

b)频率分辨力，12bit/s

a)频率范围,JOMHz~3GHz

4矢量网络分析仪b)解调分析带宽，！20MHz

c)支持对BPSK/QPSK格式的调制信号进行采样分析

a)能够支持BDS/GPS/GLONASS/Galileo导航系统多频点信号的捕获、跟踪、

解算、定位

5GNSS接收机b)定位精度＝《5m

c)测速精度z《0.1m/s

d)高程测量范围，＞JOOkm

的频率范围，JOMHz~3GHz

6功率计b)测量范围270dBm~+20dBm

〈含功率传感器〉

c)最小分辨力，0.01dB

a)频率范围，JOOkHz~3.6GHz

7测量接收机b)测量范围，－140dBm~10dBm

c)最小分辨力，0.01dB

a)频率稳定度（秒稳）'<IX10"

8

原子频率标准

b)频率准确度．《1×10-•

a)测量范围，JOMHz

9

频标比对器

b)对比不确定度z优于1×10"/s

6.3测试模式

导航信号模拟器包含用户模式和标定模式g

a)用户模式E输出卫星导航用户终端能够正常工作的导航信号s

b）标定模式z输出指定频点、指定卫星、指定支路且功率不低于一25dBm的大功率射频信号（必

GB/T39413-2020

要时可配合使用低噪声放大器〉输出模式，主要用于导航信号模拟器的自测试与自校准。

注：在标定模式下，利用示披器观测BOC调制信号时域相位翻转点时，可关闭副载波进行采样．

7测试方法

7.1功能测试

7.1.1信号种类

信号种类测试连接框图见图20

ON略武援农机

啪啦←刷一才

圈2信号种类测试框圄

测试步骤包括2

a)按图2所示将导航信号模拟器与GNSS接收机连接g

b）操作导航信号模拟器，加载TestSimOl测试场景（场景要求见附录B），导航信号模拟器工作在

用户模式下，输出所支持的所有导航系统／频点的信号g

c)操作GNSS接收机接收捕获导航信号模拟器输出的导航信号，并存储本测试周期内（测试时

间不少于20min)GNSS接收机所解算信息数据。

测试结果分析步骤包括z

a)GNSS接收机定位后显示捕获使用的信号频点与导航信号模拟器输出信号的频点相同$

b)GNSS接收机三维定位精度在10m(RMS）以内；

c)a）、b）两项都满足，则判定该功能具备。

7.1.2戴学仿真功能

7.1.2.1卫星星座仿真

卫星星座仿真功能测试连接框图见图2o测试步骤包括2

a)按图2所示将导航信号模拟器与GNSS接收机连接g

b）操作导航信号模拟器，加载测试场景T四tSim02（场景要求见附录B），导航信号模拟器工作在

用户模式下，单频点导航信号输出，并存储可见卫星信号状态参数文件（存储数据格式参见附

录C)'

c)操作GNSS接收机接收导航信号模拟器输出的导航信号，并存储本测试周期内（测试时间不

少于20min)GNSS接收机所解算信息数据s

d）更换所支持其他星座频点，重复b）、c）测试步骤。

测试结果分析步骤包括＝

a)导航信号模拟器存储卫星参数与理论数据三维误差《0.1m;

b)GNSS接收机能够实现解算定位，三维定位精度在10m(RMS）以内g

c)U、b）两项都满足，如j判定该功能具备。

7.1.2.2大气传播仿真

大气传播仿真功能测试连接框图见图2o测试步骤包括2

6

GB/T39413-2020

a)按图2所示将导航信号模拟器与GNSS接收机连接F

b）操作导航信号模拟器，加载测试场景T臼tSimOl(场景要求见附录B），导航信号模拟器工作在

用户模式下，单频点导航信号输出，并存储可见卫星信号状态参数文件（存储数据格式参见附

录C)'

c)操作GNSS接收机接收导航信号模拟器输出的导航信号，并存储本测试周期内（测试时间不

少于20min)GNSS接收机所解算信息数据；

d)更换所支持其他星座频点，重复b）、c〕测试步骤。

测试结果分析z比对导航信号模拟器存储的理论电离层／对流层延迟与GNSS接收机解算出的电

离层／对流层延迟，若仰角大于10°的所有卫星电离层误差小于0.2m(RMS），对流层小于0.3m

(RMS），则判定该项功能正常。

7.1.2.3用户轨迹仿真

用户轨迹仿真功能测试连接框图见图2。测试步骤包括：

a)按图2所示将导航信号模拟器与GNSS接收机连接g

b)操作导航信号模拟器，依次加载用户静态测试场景TestSimOl、用户低动态测试场景

TestSim03和用户高动态测试场景TestSim04（场景要求见附录B），导航信号模拟器工作在用

户模式下，单频点导航信号输出，并存储载体运动轨迹文件（存储数据格式参见附录C);

c)操作GNSS接收机接收导航信号模拟器输出的导航信号，并存储本测试周期内（测试时间不

少于20min)GNSS接收机解算出的定位结果数据。

测试结果分析g比对GNSS接收机实测数据与导航信号模拟器存储的理论数据，若满足定位精度

小于10m(RMS），测速精度小于0.2m/s(RMS），则判定该项功能正常。

7.1.2.4天线建模仿真

天线建模仿真测试连接框图见图2，测试步骤包括2

a)按图2所示将导航信号模拟器与GNSS接收机连接；

b）操作导航信号模拟器，加载测试场景TestSimOl（场景要求见附录B），导航信号模拟器工作在

用户模式下，单频点导航信号输出；

c)操作GNSS接收机接收导航信号模拟器输出的导航信号，并存储本测试周期内（测试时闯不

少于20min）的GNSS接收机解算出的卫星状态信息数据Datal;

d)导航信号模拟器更换场景TestSim05（场景要求见附录B），操作GNSS接收机存储本测试周

期内（测试时间不少于20min）的GNSS接收机解算出的卫星状态信息数据Data2;

e)导航信号模拟器更换场景TestSim06（场景要求见附录B），操作GNSS接收机存储本测试周

期内（测试时间不少于20min）的GNSS接收机解算出的卫星状态信息数据Data3,

测试结果分析步骤包括

a)将Datal和Data2中任意一颗相同卫星的增益值作差，然后将该差值与导航信号模拟器设定

的夭线增益值作差比对g

b）将Datal和Data3中任意一颗相同卫星的增益值作差，然后将该差值与导航信号模拟器设定

的天线增益值作差比对g

c)a）、b）两项中，与模拟器设定值之差都小于1dB，则判定该功能具备。

7.1.2.5特殊事件仿真

7.1.2.5.1闰秒调整及卫星故障仿真测试

闰秒调整及卫星故障仿真功能测试连接框图见图2。测试步骤包括3

7

GB/T39413-2020

a)按图2所示将导航信号模拟器与GNSS接收机相连接g

b）操作导航信号模拟器，加载测试场景TestSim07（场景要求见附录B），导航信号模拟器工作在