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时间测量型全球导航卫星系统（GNSS）接收机作为精密授时、时间同步领域的核心设备，其时间测量精度直接决定了电力系统、通信网络、航空航天等关键领域的运行可靠性。本文以西安同步电子科技有限公司研发的SYN5206型GNSS模拟器为核心校准工具，结合JJF 1471-2024《全球导航卫星系统（GNSS）信号模拟器校准规范》及JJF 1403-2013《全球导航卫星系统（GNSS）接收机（时间测量型）校准规范》要求，详细阐述时间测量型GNSS接收机的校准原理、前期准备、关键校准项目操作流程，助力提升时间测量型GNSS接收机的计量精度与应用可靠性。
一、概述
随着全球导航卫星系统（GNSS）技术的飞速发展，时间测量型GNSS接收机凭借其高精度授时能力，已广泛应用于电力系统同步、5G通信网络时钟同步、北斗导航终端测试、航空航天测控等关键领域。此类接收机的核心功能是通过接收GNSS卫星信号（北斗、GPS、Galileo等），解算卫星时间与本地时间的偏差，实现本地时钟与GNSS系统时间的精准同步，其时间测量误差需控制在纳秒至微秒级别，才能满足行业应用需求。
由于时间测量型GNSS接收机在长期使用过程中，会受到环境温度、电磁干扰、硬件老化等因素影响，其时间测量精度会逐渐偏移，因此定期对其进行校准是保障设备正常运行的关键环节。传统校准方法依赖户外实地测试，受天气、卫星信号强度、地理环境等外界因素干扰大，校准效率低、精度难以保证。
SYN5206型导航信号发生器，是一款高性能多系统GNSS卫星信号模拟设备，支持北斗、GPS、Galileo、GLONASS和QZSS五大卫星导航系统，可仿真生成高精度、高动态射频信号，能够在实验室环境中构建可控、可重复的卫星信号场景，完美解决户外校准的诸多弊端，成为时间测量型GNSS接收机校准的理想工具。本文结合该模拟器的功能特性，详细介绍时间测量型GNSS接收机的全套校准流程与技术要点。
二、校准原理与核心设备特性
2.1 校准核心原理
时间测量型GNSS接收机的校准核心，是通过标准GNSS信号模拟器（SYN5206型）生成已知参数（卫星星历、信号功率、传播时延、时间基准等）的GNSS卫星信号，输入至被校准接收机；接收机接收信号后进行解算，输出本地时间与GNSS系统时间的偏差值（即时间测量误差）；将接收机输出的误差值与模拟器预设的标准偏差值进行比对，判断接收机的时间测量精度是否符合要求，若不符合则进行修正调整。
校准过程中，需确保SYN5206型GNSS模拟器生成的信号参数精准可控，其自身时间基准需溯源至国家时间频率基准，从而保证接收机校准结果的准确性与溯源性。同时，结合接收机的工作原理，重点校准其时间测量误差、捕获灵敏度、跟踪灵敏度、重捕获时间等关键参数，全面评估接收机的性能。
2.2 SYN5206型GNSS模拟器核心特性
同步天下牌的SYN5206型glonass卫星模拟器作为本次校准工作的核心设备，其高性能特性为校准精度提供了有力保障，主要核心特性如下：
一是多系统兼容，支持北斗（BDS）、GPS、Galileo、GLONASS、QZSS五大卫星导航系统，可灵活配置单系统或多系统组合信号输出，满足不同类型时间测量型GNSS接收机的校准需求；二是高精度时间基准，内置高稳定性恒温晶振，支持外接铷钟或GPS/北斗驯服钟，时间精度可达纳秒级别，可溯源至国家时间频率基准，确保生成信号的时间参数精准可靠；三是信号参数可调，可精准设置卫星星历、信号功率（调节范围可达-170dBm~-50dBm，分辨力1dB）、传播时延、多普勒频移、伪距误差等参数，可模拟静态、动态等多种场景下的卫星信号；四是丰富的接口配置，配备射频输出接口（含大信号和小信号输出两种接口）、以太网接口、RS232接口等，可实现与被校准接收机、计算机的便捷连接，支持远程控制与数据传输；五是功能全面，可完成接收机测距精度、导航电文测试、失锁重捕测试、定位精度测试、灵敏度测试等多种校准项目，广泛应用于卫星导航设备的研制、生产和测试全过程。
三、校准前期准备
3.1 校准环境准备
为确保校准结果的准确性，需搭建符合要求的校准实验室环境，具体要求如下：环境温度控制在（23±2）℃，相对湿度控制在45%~65%，避免温度、湿度剧烈变化；实验室需远离强电磁干扰源（如变频器、高压设备、无线通信设备等），防止电磁干扰影响接收机与模拟器的正常工作；地面需铺设防静电垫，操作人员佩戴防静电手环，避免静电损坏设备；实验室保持清洁，无灰尘、无振动，确保设备稳定运行。
3.2 设备与工具准备
本次校准所需设备与工具主要包括：核心设备SYN5206型GNSS模拟器1台、被校准时间测量型GNSS接收机1台；辅助设备包括：高稳定性外接铷钟（可选，用于提升模拟器时间基准精度）、射频电缆（低损耗，长度适中）、计算机（安装模拟器控制软件与数据处理软件）、功率计（用于校准模拟器射频输出功率）、示波器（用于观测信号波形）；配套工具包括：螺丝刀、剥线钳、防静电手环、设备说明书、校准记录表格等。
3.3 设备预热与调试
校准前，需对所有设备进行预热与调试，确保设备处于正常工作状态：一是将SYN5206型GNSS模拟器、被校准接收机、外接铷钟（若使用）等设备接通电源，预热30分钟以上，使设备内部电路达到稳定工作状态；二是通过计算机连接SYN5206型模拟器，启动控制软件，检查模拟器的各项参数设置，确保时间基准、卫星系统、信号功率、星历等参数符合校准要求，若使用外接铷钟，需完成模拟器与铷钟的时间同步；三是检查被校准接收机的工作状态，启动接收机，确保其能够正常接收GNSS信号、解算时间偏差，并通过接口将数据传输至计算机；四是连接射频电缆，将模拟器的射频输出接口与接收机的射频输入接口连接牢固，检查电缆连接是否松动，避免信号损耗影响校准结果。
3.4 校准依据与标准
本次校准工作严格遵循以下依据与标准：JJF 1471-2024《全球导航卫星系统（GNSS）信号模拟器校准规范》、JJF 1403-2013《全球导航卫星系统（GNSS）接收机（时间测量型）校准规范》、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》、SYN5206型GNSS模拟器使用说明书、被校准时间测量型GNSS接收机使用说明书。同时，校准过程中需确保所有标准设备均在检定有效期内，校准记录需符合计量检测规范要求。
四、基于SYN5206型模拟器的接收机校准流程
结合时间测量型GNSS接收机的核心性能指标，本次校准重点开展时间测量误差、捕获灵敏度、跟踪灵敏度、重捕获时间四项关键参数的校准，各项参数的校准流程如下，所有校准步骤均通过SYN5206型北斗模拟信号源实现精准控制。
4.1 时间测量误差校准（核心项目）
时间测量误差是时间测量型GNSS接收机的核心指标，指接收机解算的本地时间与GNSS系统标准时间的偏差，校准流程如下：
第一步，打开SYN5206型GNSS模拟器控制软件，进入“信号设置”界面，选择被校准接收机支持的卫星系统（如北斗+GPS双系统），加载标准卫星星历（可选用模拟器内置星历或导入外部精准星历），设置信号传播时延为0（模拟卫星信号直接传输，无额外时延），多普勒频移为0（静态场景），射频输出功率设置为-130dBm（常规接收信号功率），时间基准选择模拟器内置恒温晶振（或外接铷钟），确保模拟器时间基准精准。
第二步，启动模拟器信号输出，确保信号稳定输出后，启动被校准接收机，让接收机正常接收信号并进行时间解算，持续运行10分钟，使接收机解算结果达到稳定状态。
第三步，通过计算机分别采集SYN5206型模拟器输出的标准时间信号（作为标准值）和被校准接收机输出的时间偏差数据（作为测量值），采集频率设置为1次/秒，连续采集300组数据。
第四步，对采集到的300组数据进行处理，计算每组数据的时间测量误差（测量值-标准值），然后计算误差的最大值、最小值、平均值及标准差，判断误差是否在接收机的允许误差范围内（通常时间测量型接收机允许误差≤100ns）。若误差超出允许范围，需调整接收机的时间同步参数，重新进行校准，直至符合要求。
4.2 捕获灵敏度校准
捕获灵敏度指接收机在无先验导航数据和时间信息的情况下，能够成功捕获GNSS卫星信号的最小信号功率，直接影响接收机在弱信号环境下的工作能力，校准流程如下：
第一步，将被校准接收机开机，通过其控制界面清除所有先验导航数据和时间信息，然后关闭接收机电源，确保接收机处于冷启动状态。
第二步，打开SYN5206型模拟器控制软件，进入“灵敏度校准”场景，设置场景为静态场景，仅选择一颗卫星（位于天顶上空，信号传播路径最优），仿真时间设置为60分钟，射频输出功率初始值设置为-160dBm。
第三步，启动模拟器信号输出，同时启动被校准接收机，等待5分钟，观察接收机是否成功捕获卫星信号。接收机是否成功捕获卫星，可通过其输出的NMEA-0183协议GSV语句判断，若语句中<7>位（信噪比）显示0~99dB，则表明捕获成功；若为空，则表明未捕获成功。若接收机不支持该协议，可按照其操作手册的要求判断捕获状态。
第四步，若接收机未成功捕获卫星信号，将模拟器输出功率每次增大1dB（符合模拟器功率调节分辨力要求），每次调节后等待5分钟，直至接收机成功捕获卫星信号，此时模拟器的输出功率即为接收机的捕获灵敏度。
4.3 跟踪灵敏度校准
跟踪灵敏度指接收机在成功捕获卫星信号后，能够持续跟踪信号、维持正常时间解算的最小信号功率，校准流程如下：
第一步，重复捕获灵敏度校准的第一步，使被校准接收机清除先验数据、断电，处于冷启动状态。
第二步，打开SYN5206型模拟器控制软件，开启灵敏度校准场景，设置与捕获灵敏度校准相同的静态场景（单颗天顶卫星，仿真时间60分钟），将模拟器输出功率调节为上一步测得的捕获灵敏度功率，启动信号输出。
第三步，启动被校准接收机，等待其成功捕获卫星信号并进入稳定跟踪状态，确保接收机能够正常输出时间偏差数据。
第四步，逐渐降低模拟器输出功率，每次降低1dB，每次调节后等待60秒，观察接收机的跟踪状态。若60秒内接收机能够持续跟踪信号、正常解算时间，则继续降低功率；若接收机出现信号失锁、无法正常解算时间的情况，停止降低功率，此时接收机失锁前一次的模拟器输出功率即为跟踪灵敏度。
4.4 重捕获时间校准
重捕获时间指接收机在卫星信号中断后，重新接收到信号并输出第一个有效时间解算值（或定位值）的时间间隔，校准流程如下：
第一步，打开SYN5206型模拟器控制软件，进入信号设置界面，按照时间测量误差校准的参数设置场景（双系统、标准星历、静态、输出功率-130dBm），启动模拟器信号输出。
第二步，启动被校准接收机，待其正常定位、时间解算稳定后，持续运行1分钟，确保接收机与模拟器信号同步。
第三步，通过模拟器控制软件暂停输出仿真信号，保持暂停状态5秒（或按接收机技术要求设置暂停时间），然后恢复模拟器信号输出，同时启动计时器开始计时。
第四步，密切观察被校准接收机的输出数据，记录从模拟器重新输出信号至接收机输出第一个有效时间解算值（或定位值）的时间间隔，即为单次重捕获时间。
第五步，重复上述步骤5次，采集5组重捕获时间数据，计算5组数据的平均值，作为接收机的重捕获时间校准结果，通常要求重捕获时间≤10秒。
总结
时间测量型GNSS接收机的校准是保障其高精度时间测量与同步能力的关键手段，传统户外校准方法受外界因素干扰大、效率低，而西安同步SYN5206型北斗模拟器凭借其多系统兼容、高精度时间基准、信号参数可调等优势，能够在实验室环境中构建标准化、可重复的校准场景，有效解决了传统校准方法的弊端。
