标准编号:	GB/T 39410-2020
中文名称:	低轨星载GNSS测量型接收机通用规范
英文名称:	General specification for GNSS geodetic receivers onboard low earth orbit satellite
中标分类:	V04    基础标准与通用方法
行业分类:	GB    国家标准
ICS分类:	49.020 49.020    航空器与航天器综合 49.020
发布机构:	国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会
发布日期:	2020-11-19
实施日期:	2021-6-1
标准状态:	valid
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	21000 字
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Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. This standard is developed in accordance with the rules given in GB/T 1.1-2009. This standard was proposed by the Equipment Development Department of the Central Military Commission. This standard is under the jurisdiction of the Technical Committee on Steel of Standardization Committee of China (SAC/TC 544). General specification for GNSS geodetic receivers onboard low earth orbit satellite 1 Scope This standard specifies the technical requirements, test methods, inspection rules, as well as marking, packaging, Transport and storage of global navigation satellite system (GNSS) geodetic receivers onboard low earth orbit (LEO) satellite. This standard is applicable to the development, production, testing, use and inspection of GNSS geodetic receivers onboard low earth orbit satellite. Other GNSS geodetic receivers for LEO spacecrafts may also be used for reference. 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this standard. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. GB/T 9969 General principles for preparation of instructions for use of industrial products GB/T 32304 Electrostatic discharge protection requirements for aerospace electronic products GB/T 39267 Terminology for BeiDou navigation satellite system (BDS) GB/T 39268-2020 General specification for GNSS navigation receivers onboard low earth orbit satellite QJ 1417-1988 Reliability parts derating criteria QJ 1729A-1996 Test methods for aerospace antenna QJ 1947 Terminology for antenna GJB 2266 Electromagnetic compatibility requirements for aerospace systems QJ 2438 Technological requirements for packaging spacecraft QJ 20073 Satellite EMC test requirements and test methods 3 Terms, definitions and abbreviations 3.1 Terms and definitions For the purposes of this standard, the terms and definitions given in GB/T 39267 and QJ 1947 and the following apply. 3.1.1 acquisition sensitivity required lowest signal level when a receiver captures navigation signals and conducts normal positioning after being turned on in a time when approximate position, approximate time, ephemeris, and almanac are unknown 3.1.2 antenna gain ratio of radiation intensity of an omni-directional antenna in the case that radiation intensity of the antenna in a given direction is the same as input power Note 1: If the direction is not given, it refers to the direction of the maximum radiation intensity of the given antenna. Note 2: If the antenna has no loss, it means that the absolute gain of the antenna in a given direction is the same as its directivity coefficient in numerical value. Note 3: Usually expressed in decibels (dB). 3.1.3 antenna phase center electrical center of the antenna which refers to the curvature center of the curve intersecting the equal phase plane of a radiation field in the far region of the antenna and a plane passing through the axial direction of the antenna 3.1.4 axial ratio ratio of long axis to short axis of elliptically polarized wave 3.1.5 GNSS signal simulator equipment for simulating the generation of GNSS satellite signals, which usually is used for testing, inspecting and calibrating receivers Note: It generally includes data simulation and radio frequency (RF) signal simulation 3.1.6 hemisphere emissivity total radiation of all wavelengths emitted by blackbody per unit surface area into the whole hemisphere space 3.1.7 orbital elements set of parameters describing the operating state of a satellite in its orbit Note: It includes orbit semi-major axis, orbit eccentricity, orbit inclination angle, right ascension of ascending node, perigee amplitude and mean anomaly. 3.1.8 technical specification relevant technical requirements documents issued by a satellite developer to a receiver developer Note: It generally includes satellite design and construction specifications, interface data sheets, environmental test specifications 3.1.9 single event latch-up state in which low resistance and high current is formed after single high-energy particle triggers and turns on a parasitic thyristor in a device 3.1.10 test scenario series of configurations of test signals to complete specific functions and performance tests Note: These configurations include navigation constellation and signal configuration, signal propagation environment configuration and receiver dynamic configuration. 3.1.11 time to first fix (TTFF) time required for the receiver to acquire the correct fixing for the first time 3.1.12 total dose radiation hardness sum of the maximum radiation dose that a material or device can bear 3.1.13 tracking sensitivity required lowest signal level for maintaining navigation signal tracking and normal fixing after the receiver conducts normal fixing 3.1.14 voltage stand wave ratio defined as the ratio of the maximum value and the minimum value adjacent to the voltage along the line and used to measure the degree of impedance mismatch and express the intensity of the antenna transmitted signal 3.2 Abbreviations For the purposes of this standard, the following abbreviations apply. 1PPS: 1 pulse per second BDCS: BeiDou coordinate system BDS: BeiDou navigation satellite system CVCM: collected volatile condensible material Galileo: Galileo navigation satellite system GLONASS: Global navigation satellite system GNSS: global navigation satellite system GPS: global positioning system RMS: root mean square TML: total mass loss WGS-84: world geodetic system 1984 4 Requirements 4.1 Composition The GNSS geodetic receiver onboard low earth orbit satellite (hereinafter referred to as “the receiver”) shall include the following components: a) High-precision geodetic GNSS antenna (hereinafter referred to as “the antenna”); b) Receiver host; c) Relative measurement function accessories; d) Accessories (including cables, connector protection sockets). 4.2 Structure and appearance The appearance requirements of the receiver are as follows: a) The appearance is intact with undamaged structure, and the surface coating of the product shall be free of scratches, cracks, pollution and falling off; b) The electrical connector housing and pins (holes) are free of defects, deformation, looseness, corrosion and discoloration, and electrical connector protective caps are complete; c) Inner walls of installation holes and the installation bottom surface of the receiver host shall be free of coating treatment; d) The inner walls of installation holes and the installation surface of the antenna shall be free of coating treatment. 4.3 Labeling The labeling requirements of the receiver are as follows: a) Words, symbols or marks shall be clear and correct; b) The product shall be provided with product code and batch number; c) The relative position of product installation foot marks shall comply with the regulations of the technical specification. 4.4 Components and raw materials 4.4.1 Selection of components The selection requirements of the receiver components are as follows: a) The selected components shall meet the use requirements of space environment; b) The selected components shall meet the requirements of the technical specification; c) In selecting the parameters of components and their allowable use environment, it shall be considered that they shall not exceed their limit values or maximum ratings under any circumstances, and shall meet the requirements of Grade I derating in QJ 1417-1988.

Foreword IV 1 Scope 2 Normative references 3 Terms, definitions and abbreviations 3.1 Terms and definitions 3.2 Abbreviations 4 Requirements 4.1 Composition 4.2 Structure and appearance 4.3 Labeling 4.4 Components and raw materials 4.5 Mechanical, electrical and thermal interfaces 4.6 Function requirements 4.7 Performance requirements 4.8 Requirements for environmental adaptability 4.9 Reliability 4.10 Safety 4.11 Electromagnetic compatibility (EMC) 5 Test methods 5.1 Test environment conditions 5.2 Test equipment 5.3 Composition inspection 5.4 Structure and appearance inspection 5.5 Labelling inspection 5.6 Inspection of components and raw materials 5.7 Inspection of mechanical, electrical and thermal interfaces 5.8 Function test 5.9 Performance Test 5.10 Environmental adaptability test 5.11 Reliability inspection 5.12 Safety inspection 5.13 EMC test 6 Inspection rules 6.1 Inspection classification 6.2 Appraisal inspection 6.3 Acceptance inspection 6.4 Inspection items and sequence 6.5 Judgment rules 7 Labeling, packaging, transport and storage 7.1 Labeling 7.2 Packaging 7.3 Transport and storage 8 Instructions for use 8.1 Preparation of instruction for use 8.2 Verification method of instructions for use Annex A (Informative) GNSS signal frequency point and bandwidth Annex B (Informative) Typical orbital elements in LEO

低轨星载GNSS测量型接收机通用规范 1 范围 本标准规定了低轨星载全球卫星导航系统(GNSS)测量型接收机的技术要求、测试方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存等内容。 本标准适用于低轨星载GNSS测量型接收机的研制、生产、测试、使用和检验。其他用于低轨航天器的GNSS测量型接收机也可参考使用。 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/T 9969 工业产品使用说明书 总则 GB/T 32304 航天电子产品静电防护要求 GB/T 39267 北斗卫星导航术语 GB/T 39268—2020 低轨星载GNSS导航型接收机通用规范 QJ 1417—1988 元器件可靠性降额准则 QJ 1729A—1996 航天天线测试方法 QJ 1947 天线术语 QJ 2266 航天系统电磁兼容性要求 QJ 2438 航天器包装技术要求 QJ 20073 卫星电磁兼容性试验要求及方法 3 术语和定义、缩略语 3.1 术语和定义 GB/T 39267及QJ 1947界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 捕获灵敏度 acquisition sensitivity 接收机在概略位置、概略时间、星历和历书未知的状态下开机，捕获导航信号并正常定位所需的最低信号电平。 3.1.2 天线增益 antenna gain 天线在给定方向的辐射强度与输入功率相同的情况下全向天线的辐射强度之比。 注1：如方向未给定，则指给定天线最大辐射强度的方向。 注2：如天线无损耗，则指给定方向上天线的绝对增益在数值上和它的方向性系数相同。 注3：通常以分贝表示。 3.1.3 天线相位中心 antenna phase center 天线的一个电气中心，指天线远区辐射场的等相位面与通过天线轴向的平面相交的曲线的曲率中心。 3.1.4 轴比 axial ratio 椭圆极化波的长轴与短轴之比。 3.1.5 GNSS信号模拟源 GNSS signal simulator 模拟产生GNSS卫星信号的设备，通常用于接收机的测试、检测和校准。 注：一般包括数据仿真和射频信号仿真。 3.1.6 半球发射率 hemisphere emissivity 黑体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长的总辐射。 3.1.7 轨道根数 orbital elements 描述卫星在其轨道运行状态的一组参数。 注：包括轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、近地点幅角、平近点角。 3.1.8 专用技术文件 technical specification 卫星研制方对接收机研制方下发的相关技术要求文件。 注：一般包含卫星设计与建造规范、接口数据单、环境试验规范等。 3.1.9 单粒子锁定 single event latch-up 单个高能粒子将器件内寄生的可控硅触发开启，形成低电阻、大电流状态。 3.1.10 测试场景 test scenario 为完成特定的功能和性能测试而对测试信号进行的一系列配置。 注：如导航星座及信号配置、信号传播环境配置、接收机动态配置等。 3.1.11 首次定位时间 time to first fix 接收机开机至获得首次正确定位所需的时间。 3.1.12 抗辐照总剂量 total dose radiation hardness 材料或器件所能承受的最大辐照剂量的总和。 3.1.13 跟踪灵敏度 tracking sensitivity 接收机在正常定位后，能够继续保持对导航信号的跟踪和正常定位所需的最低信号电平。 3.1.14 电压驻波比 voltage stand wave ratio 用来衡量阻抗失配的程度，表述天线发射信号的强度，其定义为沿线电压相邻的最大值与最小值之比。 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 1PPS：秒脉冲(1 pulse per second) BDCS：北斗坐标系(BeiDou coordinate system) BDS：北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system) CVCM：真空可凝聚挥发物(collected volatile condensable material) Galileo：伽利略卫星导航系统(Galileo navigation satellite system) GLONASS：格洛纳斯卫星导航系统(GLObal navigation satellite system) GNSS：全球卫星导航系统(global navigation satellite system) GPS：全球定位系统(global positioning system) RMS：均方根(root mean square) TML：总的质量损失(total mass loss) WGS-84：1984世界大地坐标系(world geodetic system 1984) 4 要求 4.1 组成 低轨星载GNSS测量型接收机(以下简称接收机)应包括以下组成部分： a)高精度测量型GNSS天线(以下简称天线)； b)接收机主机； c)相对测量功能选配件； d)配件(包含线缆、接插件保护插座等)。 4.2 结构和外观 接收机外观要求如下： a)外形完好，结构无损伤，产品表面涂层应无划伤、裂缝、污染及脱落； b)电连接器壳体和插针(孔)无缺损、变形、松动、锈蚀、色变现象，电连接器保护帽齐全； c)接收机主机安装孔内壁及安装底面应无涂层处理； d)天线安装孔内壁及安装面应无涂层处理。 4.3 标识 接收机标识要求如下： a)文字符号及标志应清晰； b)产品上应有产品代号、批次号； c)产品安装脚标记的相对位置应符合专用技术文件的规定。 4.4 元器件和原材料 4.4.1 元器件选用 接收机元器件选用要求如下： a)选用元器件应满足空间环境使用要求； b)选用元器件应符合专用技术文件的规定； c)选用元器件的参数及其允许使用环境时，应考虑在任何情况下不超过其极限值或最大额定值，并应符合QJ 1417-1988的Ⅰ级降额要求。 4.4.2 原材料选用 接收机原材料选用要求如下： a)选用原材料应满足空间环境使用要求； b)若使用不同的金属材料，应根据专用技术文件要求进行防护处理； c)若使用非金属材料，应控制TML小于1％，CVCM小于1‰。 4.5 机电热接口 4.5.1 机械接口 接收机机械接口要求如下： a)接收机几何尺寸、质量、结构设计应符合专用技术文件中机械接口要求； b)接收机基频应避开航天器结构基频或符合专用技术文件的规定； c)天线的安装法兰或支架一般与航天器舱壁相连。 4.5.2 电接口 接收机电接口要求如下： a)GNSS天线与GNSS主机射频接口通过同轴型50Ω的电连接器连接； b)反纹波要求应根据专用技术文件需求进行设定； c)接收机设备整机多点接卫星结构地，搭接阻值－般小于10mΩ或符合专用技术文件的规定； d)接收机应具有1553B总线、CAN总线、RS422或RS232等一种或多种通用卫星通信接口； e)接收机应支持外部电源接入，电源输入端应设计过流保护电路，电压范围满足专用技术文件规定； f)抑制浪涌电流设计应满足专用技术文件规定。 4.5.3 热接口 接收机热接口要求如下： a)接收机主机表面(安装面除外)应进行表面处理，半球发射率不小于0.85或符合专用技术文件的规定； b)天线表面(安装面除外)一般要求喷涂热控涂层，半球发射率不小于0.85或符合专用技术文件的规定； c)安装面应全热接触。 4.6 功能要求 4.6.1 导航定位 接收机应提供实时的时间、位置、速度信息。 4.6.2 相对测量 相对测量功能选配件应具备以下功能： a)应能接收另一台接收机发送的原始观测量(伪距观测值、载波相位观测值)； b)应能进行相对测量，输出相对测量的时间、位置信息。 4.6.3 在轨升级维护 接收机应具备在轨升级维护功能，一般包含参数注入和软件更改注入。 4.6.4 输出 接收机具备的输出功能如下： a)输出数据应包含BDCS坐标系或WGS-84坐标系下的定位数据(时间、位置、速度等)； b)应输出原始观测量； c)可输出地心惯性坐标系的轨道根数； d)应输出1PPS秒脉冲信号； e)数据更新率应不低于1Hz； f)相对测量功能选配件应输出相对测量的时间及位置信息。 4.7 性能要求 4.7.1 天线带宽 天线带宽应涵盖天线所接收信号的工作频段，各系统工作频段参见附录A，其他频点的覆盖要求及各频点的具体带宽应符合专用技术文件要求。 4.7.2 天线增益 以接收机天线轴向为0°，天线增益在±70°范围内应不小于－4.5dBi。 4.7.3 天线极化方式 天线极化方式应为右旋圆极化。 4.7.4 天线电压驻波比 在各接收频点范围内，天线电压驻波比应不大于1.5。 4.7.5 天线轴比 天线轴向轴比应不大于1.5dB，波束范围轴比应不大于6dB，或符合专用技术文件的要求。 4.7.6 天线相位中心稳定度 天线相位中心稳定度一般应不大于2mm，或符合专用技术文件的规定。 4.7.7 首次定位时间 在低轨动态测试场景下，接收机在概略位置、概略时间、星历和历书未知的状态下开机，到首次能够在其后10s连续输出三维定位误差小于100m的定位数据，所需时间一般不应超过120s。 4.7.8 信号跟踪通道 接收机各频点的信号跟踪通道数应根据专用技术文件要求，单个频点信号跟踪通道一般应不低于12个。 4.7.9 捕获灵敏度 接收机各频点信号捕获灵敏度应满足表1要求或专用技术文件的要求。 表1 接收机信号捕获灵敏度 GNSS系统 信号频点 捕获灵敏度 dBm BDS B1，B2，B3 ≤－130 GPS L1 ≤－130 L2 ≤－129 GLONASS G1 ≤－130 G2 ≤－130 Galileo E1 ≤－127 E5，E6 ≤－125 4.7.10 跟踪灵敏度 接收机各频点信号跟踪灵敏度应满足表2要求或专用技术文件的要求。 表2 接收机信号跟踪灵敏度 GNSS系统 信号频点 捕获灵敏度 dBm BDS B1，B2，B3 ≤－133 GPS L1 ≤－133 L2 ≤－132 GLONASS G1 ≤－133 G2 ≤－133 Galileo E1 ≤－130 E5，E6 ≤－128 4.7.11 动态适应能力 在速度7.8km/s，加速度4g的运动条件下，接收机均应输出满足定位精度的定位结果。 4.7.12 原始观测量精度 4.7.12.1 伪距测量精度 所有通道(星号)伪距测量精度应优于30cm(RMS)。 4.7.12.2 载波相位测量精度 所有通道(星号)载波相位测量精度应优于2mm(RMS)。 4.7.13 定位精度 位置精度应优于5m(RMS)，速度精度应优于0.1m/s(RMS)。 4.7.14 相对测量精度 相对测量精度的要求如下： a)伪距差分相对测量模式下，相对测量位置精度应优于3m(RMS)； b)载波相位差分相对测量模式下，相对测量位置精度应优于10cm(RMS)。 4.7.15 1PPS准确度 接收机正常定位后，1PPS输出的高低脉冲可设置，脉宽可调，准确度应优于100ns(RMS)。 4.8 环境适应性要求 4.8.1 温度 接收机工作温度范围应符合以下要求或专用技术文件要求： a)接收机主机工作温度范围一般为－15℃～50℃； b)天线工作温度范围一般为－90℃～90℃。 4.8.2 力学 接收机在专用技术文件要求的力学试验后，应保持结构完好，能够正常工作。 4.8.3 真空 接收机在气压小于6.65×10－3Pa的真空环境中应正常工作。 4.8.4 抗辐照 接收机应在轨道空间辐射环境下无性能下降。根据专用技术文件要求进行接收机抗辐照设计，抗辐照总剂量宜满足大于100Gy(Si)要求或符合专用技术文件规定。 4.8.5 其他 接收机应符合专用技术文件规定的其他环境适应性要求。 4.9 可靠性 接收机可靠性要求如下： a)应具有可靠性量化指标和验证分析； b)设计时应采取抗单粒子锁定措施，并进行冗余设计； c)应尽量避免设计中的单点失效，对技术上难消除的单点故障应通过设计降低其失效率； d)接收机寿命应不低于卫星平台寿命，在寿命末期，接收机可靠性指标宜不低于0.8。 4.10 安全性 接收机安全防护要求如下： a)各接口应有明显标记和防插错措施； b)应具有过流、过压、电流瞬间变化的保护装置。 4.11 电磁兼容性 接收机电磁兼容性应符合QJ 2266或专用技术文件的要求。 5 测试方法 5.1 测试环境条件 除另行规定外，所有测试应在以下条件下进行： a)温度：16℃～28℃； b)相对湿度：30％～70％； c)气压：当地气压； d)洁净度：100000级； e)有防静电设施，防静电应满足GB/T 32304的要求。 5.2 测试设备 测试设备要求如下： a)应经计量部门检定合格，并在有效期内使用； b)具有自检功能的测试设备，在使用前应进行自检和标校； c)应满足参数检验要求及精度范围要求； d)GNSS信号模拟源应具备仿真低轨卫星动态场景的能力。 5.3 组成检查 通过目视或文、物核对检查。 5.4 结构和外观检查 通过目视或者放大镜检查。 5.5 标识检查 通过目视或文、物核对检查。 5.6 元器件和原材料检查 检查元器件和原材料选用设计文件是否符合4.4的要求，审查合格证是否在有效期内。 5.7 机电热接口检查 5.7.1 机械接口检查 使用目视、游标卡尺及塞规进行检查。 5.7.2 电接口检查 接收机进行以下电接口检查： a)目视检查电气接口类型，使用万用表测量阻值； b)试连接高频接插件，以检验其螺纹是否完好； c)接收机在专用技术文件规定的电压范围内应能正常工作； d)使用电流钳、示波器检查浪涌，浪涌应符合专用技术文件规定。 5.7.3 热接口检查 查验接收机热控涂层检测报告、热试验报告。 5.8 功能测试 5.8.1 导航定位 导航定位功能测试方法应符合GB/T 39268—2020的5.8.1规定，测试结果应符合4.6.1要求。