JJF1403-2013

1 机动车GNSS测速仪1 4 概述1 5 计量特性1 5.1 测速范围1 5.2 模拟测速误差2 5.3 现场测速误差2 5.4 测距误差2 5.5 计时误差2 6 校准条件2 6.1 环境条件2 6.2 测量标准及其他设备2 7 校准项目和校准方法3 7.1 校准项目3 7.2 校准方法3 8 校准结果表达5 9 复校时间间隔5 附录A 原始记录格式(推荐)7 附录B 校准证书内页格式9 附录C 校准结果的不确定度评定示例10 引言本规范根据JJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》等计量技术规范进行编写。 本规范主要参考JJF1403-2013《全球导航卫星系统(GNSS)接收机(时间测量型)》》的相关内容。 本规范为首次发布。 机动车GNSS测速仪校准规范 1范围本规范适用于采用全球卫星导航系统(GNSS)原始多普勒频移观测值解算工作原理的机动车测速仪(以下简称GNSS测速仪或测速仪)的校准。 2引用文件本规范引用下列文件: JJF 1403 全球导航卫星系统(GNSS)接收机(时间测量型) 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。 3术语 3.1 机动车GNSS测速仪 vehicle GNSS speedmeter 采用全球卫星导航系统(GNSS)原始多普勒频移观测值解算工作原理,对机动车行驶速度、时间和距离进行实时测量的专用仪器。 4概述 GNSS测速仪一般由天线单元、主机单元和显示单元组成。天线单元将卫星信号电磁波转化为电流,并进行滤波和放大处理;主机单元对天线单元输出的信号进行跟踪、处理和测量;显示单元对测量结果的行驶速度、行驶距离、当前时刻等信息进行显示。其基本工作原理是测量出已知位置的卫星到测速仪之间的距离,利用多普勒频移原理解算测速仪与该卫星的相对速度,利用四个以上的卫星信号合成最终的实时速度和位置信息。 5计量特性 5.1 测速范围至少满足(10~250)km/h。 5.2 模拟测速误差 ±0.3 %。 5.3 现场测速误差 ±1 %。 5.4 测距误差 ±0.3 %。 5.5 计时误差 ±0.3 s/d。 注:以上指标不用于合格性判定,仅提供参考。 6校准条件 6.1环境条件 6.1.1实验室环境条件 1) 温度:(15~25)°C。 2) 相对湿度:≤85%。 6.1.2现场环境条件 1) 温度:(-25~55)°C。 2) 相对湿度:≤85%。 6.1.3周围无影响仪器正常工作的电磁干扰。 6.1.4现场路试校准应选择交通状况良好的平坦路面上进行,周围空间开阔。校准路段的卫星信号须处于正常接收状态,并确保观测到的卫星数不少于7颗。 6.2测量标准及其他设备 6.2.1 GNSS信号模拟器 1) 输出频率:支持被校准测速仪所适用的GNSS系统。 2) 场景:可定义校准所需标准场景,如匀速行驶、变速行驶等校准场景。 3) 载波中心频率误差:不超过±0.01%。 4) 伪距不确定度:不超过10 mm。 6.2.2 现场测速标准装置 1) 测速范围:至少满足(20~180)km/h。 2) 测速误差:±0.3 %。 6.2.3 标准时钟 1) 同步:支持与北京时间同步。 2) 日差:不超过±0.1 s/d。 7校准项目和校准方法 7.1校准项目校准项目见表1 表1校准项目一览表序号校准项目 1 外观及工作正常性检查 2 测速范围 3 模拟测速误差 4 现场测速误差 5 测距误差 6 计时误差 7.2校准方法 7.2.1 外观及工作正常性检查被校准测速仪不应有影响正常工作及读数的机械损伤,各项标识应清晰完整,输入输出插座应牢靠,按键及旋钮应能正常动作并接触良好。测速仪通电后状态正常,显示单元能正常显示。有自检功能的,应能通过自检,并且各项功能检查正常。 7.2.2 测速范围及模拟测速误差启动GNSS信号模拟器,设定不少于7颗卫星数的模拟信号,在被校测速仪测量范围内选定至少6个校准点(推荐包括10 km/h、60 km/h、90 km/h、120 km/h、180 km/h、250 km/h),或者根据用户的需要选定校准点。开启匀速行驶的场景,依次按照每个校准点运行。 将被校测速仪天线放置于模拟信号辐射范围内,启动测速仪,待测速仪正常工作后,记录其速度显示值。每个校准点重复测量3次,按式(1)计算各校准点的模拟测速误差: (1) 式中: ——校准点的模拟测速误差,%; ——校准点第i次测量的模拟速度值,km/h; ——校准点的模拟速度参考值,km/h。 测速范围由最小和最大速度值的校准点确定。 7.2.3 现场测速误差按照现场测速标准装置使用要求安装,开机调整使其处于正常工作状态。将被校测速仪按使用要求安装在试验车上,开机调整使其处于正常工作状态,并确保观测到的卫星数不少于7颗。 选择60 km/h 或120 km/h左右的速度为校准点(或根据用户的需要选定校准点),校准点的速度波动不超过±3 km/h,试验车匀速行驶通过测试区域,被校测速仪测量并显示试验车的速度值,同时现场测速标准装置对试验车进行速度测量。重复进行3次测量,按式(2)计算现场测速误差: (2) 式中: ——校准点的现场测速误差,%; ——校准点第i次测量的现场速度值,km/h; ——校准点第i次测量的现场速度参考值,km/h。 7.2.4测距误差将被校测速仪天线放置于模拟信号辐射范围内,启动测速仪,待测速仪正常工作后,启动GNSS信号模拟器,设定不少于7颗卫星数的模拟信号,选择5 km为校准点(或根据用户的需要选定校准点)。开启均速行驶的场景,选择120 km/h的行驶速度(或根据用户的需要在10 km/h到250 km/h之间选定行驶速度),模拟行驶5 km的距离。 记录被校测速仪的距离测量值。重复测量3次,按式(3)计算测距误差: (3) 式中: ——校准点的测距误差,%; ——校准点第i次测量的距离值,km; ——校准点的距离参考值,km/h。 7.2.5计时误差标准时钟与测速仪时钟都同步到北京时间后,不间断工作24小时后,连续3次读取记录标准时钟参考值与测速仪时钟测量值,按式(4)计算计时误差: (4) 式中: ——计时误差,s; ——测速仪第i次测量的时钟值,s; ——标准时钟参考值,s。 8校准结果表达经校准的测速仪,出具校准证书或校准报告,内页详见附录B。 9复校时间间隔由于复校时间间隔长短是由测速仪的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素决定的,因此,送校者可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校时间间隔为1年。 附录A 原始记录格式(推荐) 记录号送校单位实验室环境温度 °C 实验室相对湿度 % 现场环境温度 °C 现场相对湿度 % 型号规格出厂编号生产厂家校准依据校准地点计量标准器一、外观及工作正常性检查二、测速范围及模拟测速误差模拟速度参考值 (km/h) 测量值(km/h) 误差 (%) 相对扩展不确定度 (k=2) 1 2 3 三、现场测速误差现场速度参考值 (km/h) 测量值 (km/h) 误差 (%) 相对扩展不确定度 (k=2) 四、测距误差距离参考值 (km) 测量值(km/h) 误差 (%) 相对扩展不确定度 (k=2) 1 2 3 五、计时误差标准时钟参考值 (s) 测量值(s) 误差 (s) 不确定度 (k=2) 1 2 3 校准员: 核验员: 校准日期: 附录B 校准证书内页格式校准结果应在校准证书上反映,至少包括以下信息: a) 标题:“校准证书”; b) 实验室名称和地址; c) 证书的唯一性标识(如证书编号),每页及总页数的标识; d) 客户的名称和地址; e) 被校机动车GNSS测速仪的描述和明确标识; f) 进行校准的日期或校准证书的生效日期; g) 校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号; h) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明; i) 校准环境的描述; j) 校准结果及其测量不确定度的说明; k) 校准员及核验员的签名; l) 校准证书批准人的签名; m)校准结果仅对被校对象有效的声明; n)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。 附录C 主要项目校准结果不确定度评定示例 C.1模拟测速误差的测量不确定度 C.1.1 测量模型 (C.1) 式中: ——模拟测速误差,%; ——测速仪测量的模拟速度值,km/h; ——模拟器仿真的模拟速度参考值,km/h。 C.1.2 标准不确定度的来源及评定模拟测速误差的不确定度来源于以下几个分量:由GNSS信号模拟器模拟速度参考值不准确引入的不确定度分量,由测速仪分辨力引入的不确定度分量,测量重复性引入的不确定度分量。以120 km/h校准点为例分析测量不确定度: C.1.2.1由GNSS信号模拟器模拟速度参考值不准确引入的不确定度分量u1 根据GNSS多普勒频移观测值解算的工作原理,至少需要观测到4颗或4颗以上的卫星,才可以利用最小二乘法求得载体的速度,一般情况观测到的卫星数最多为8~9颗,取7颗卫星计算,根据模拟器的说明书及模拟器校准结果可知,载波中心频率的误差不超过±0.01%,服从均匀分布,包含因子k= ,采用B类评定方法,由GNSS信号模拟器引入的不确定度分量: (C.2) C.1.2.2由测速仪分辨力引入的不确定度分量u2 测速仪分辨力有多种,现以分辨力为0.1 km/h的测速仪为例进行分析。采用B类评定方法,服从均匀分布,包含因子k= ,则: (C.3) C.1.2.3由测量重复性引入的不确定度分量u3 采用A类评定方法,在重复性条件下,将GNSS信号模拟器,设定不少于7颗卫星数的模拟信号,模拟速度参考值设定为120 km/h,连续读取并记录3次测量示值,用贝塞尔公式计算标准偏差,测量结果见表C.1。 (C.4) 式中:——第i次测量的测得值; ——3次测量所得一组测得值的算术平均值。 表 C.1 模拟测速重复性测量结果一览表测量序号测量示值(km/h) 1 120.1 2 120.0 3 120.0 平均值 (km/h) 120.03 标准偏差 (km/h) 0.058 3次测量示值的算术平均值作为测量结果,计算测速仪重复性引入的标准不确定度分量: (C.5) C.1.2.4标准不确定度分量一览表表 C.2 标准不确定度分量一览表序号不确定度来源评定方法分布包含因子标准不确定度分量 (km/h) 1 参考值不准确 B类均匀 u1=0.007 2 测速仪分辨力 B类均匀 u2=0.029 3 测量重复性 A类 / / u3=0.033 C.1.2.5不确定度分量之间的相关性各标准不确定度分量相互无关。 C.1.3合成标准不确定度 (C.6) C.1.4扩展不确定度扩展不确定度U由合成标准不确定度乘包含因子k得到,取k=2,被校测速仪分辨力为0.1 km/h时: (C.7) C.1.5相对扩展不确定度 120 km/h校准点的相