ICS07.040

CCSM53

團體標準

T/ZKJXXXXXXX—2020

基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海面風

浪探測終端

OceanwindandwavedetectionterminalbasedonGNSSreflectionsignal

（征求意見稿）

XXXX—XX—XX發(fā)布XXXX—XX—XX實施

中關村空間信息產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟發(fā)布

T/ZKJXXXXXXX—2020

基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海面風浪探測終端

1范圍

本文件規(guī)定了基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海面風浪探測終端的系統(tǒng)組成、功能要求、性能要

求、安全要求、試驗方法和驗收方法。

本文件適用于岸基、機載等低動態(tài)海面風浪探測應用場景中的基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海

面風浪探測終端的生產(chǎn)、制造和使用等。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T2423.1—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A：低溫

GB/T2423.2—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B：高溫

GB/T4208—2017外殼防護等級（IP代碼）

GB4824—2013工業(yè)、科學和醫(yī)療(ISM)射頻設備騷擾特性限值和測量方法

GB/T12763.3—2007海洋調(diào)查規(guī)范第3部分:海洋氣象觀測

GB/T15920—2010海洋學術語物理海洋學

GB/T19391—2003全球定位系統(tǒng)（GPS）術語及定義

JJF1180—2007時間頻率計量名詞術語及定義

JJF1188—2008無線電計量名詞術語及定義

JB/T9536—2013戶內(nèi)戶外防腐低壓電器環(huán)境技術要求

T/ZKJXX00003—2018全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)信號模擬器要求

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

第一菲涅爾區(qū)firstfresnelzone

包含一些反射點的橢圓體,在這些反射點上反射波和直射波的路徑差小于半個波長。

4系統(tǒng)組成

基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海面風浪探測終端是一種利用衛(wèi)星導航直射信號與經(jīng)海面反射

的衛(wèi)星導航信號相關功率信息進行海面風浪探測的裝置，主要由GNSS直射反射天線、信號處理模塊、海

面風浪探測模塊、無線傳輸模塊、無線通信天線、防護機箱組成，如圖1所示。

1

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圖1基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海面風浪探測終端的系統(tǒng)組成

終端系統(tǒng)各組成部分的功能如下：

a)GNSS直射天線接收導航衛(wèi)星直射信號，GNSS反射天線接收經(jīng)海面反射的導航衛(wèi)星信號；

b)導航信號處理模塊捕獲跟蹤解析GNSS天線接收到的直射信號并輸出導航數(shù)據(jù)包括位置數(shù)據(jù)、時

間數(shù)據(jù)、每顆可見導航衛(wèi)星的仰角、方位角，處理經(jīng)海面的反射信號并輸出反射信號相關值數(shù)據(jù)；

c)海面風浪計算模塊對每顆可見衛(wèi)星的相關值數(shù)據(jù)進行處理以從中提取出與海面風浪有關的觀測

量，進而利用這些觀測量進行海面風浪探測，最終將反演得到的海面風浪信息與其他輔助信息輸

出給無線傳輸模塊；

d)無線傳輸模塊將接收到的信息以無線通信的方式發(fā)送到遠程服務器；

e)無線通信天線為無線傳輸模塊提供無線信號的收發(fā)；

f)防護機箱具備電源管理和防護功能，用于為信號處理模塊、海面風浪探測模塊、無線傳輸模塊

的運行提供電源，并使終端具備一定的抗風、防水、防塵能力。

5一般要求

5.1通用要求

5.1.1外觀

基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海面風浪探測終端的外觀應無銹蝕、銹斑、裂紋、褪色、污跡、

變形、鍍涂層脫落，亦無明顯劃痕、毛刺；結(jié)構件與控制組件應完整，無機械損傷。

5.1.2材質(zhì)

應符合無放射性、無毒害的要求，防護機箱材料應為耐海洋鹽霧腐蝕的金屬材質(zhì)，耐海洋鹽霧腐蝕

度V≤0.01mm/a。

5.1.3抗風能力

終端整體應能抵抗10級及以下大風。

5.1.4防水防塵能力

終端整體應具備IP54及以上防護等級。

5.1.5功耗

終端整體功耗≤20W。

5.1.6GNSS直射天線

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天線增益≥5dB，噪聲系數(shù)≤1.5dB。

5.1.7GNSS反射天線

天線增益≥12dB，噪聲系數(shù)≤2.0dB。

5.2功能要求

5.2.1電氣保護功能

終端具備電源反接保護功能。

5.2.2信號處理功能

終端能夠捕獲、跟蹤、解析GNSS直射信號并輸出導航定位數(shù)據(jù)。具備多通道相關的功能，輸出直射

/反射信號相關值數(shù)據(jù)。

5.2.3海面風浪反演功能

終端能夠處理導航定位結(jié)果以及信號相關值數(shù)據(jù)，提取與海面風浪有關的觀測量，進而利用這些觀

測量進行海面風浪探測。

5.2.4數(shù)據(jù)上傳功能

終端支持4G通信網(wǎng)絡傳輸以及無線局域網(wǎng)傳輸，可根據(jù)具體的網(wǎng)絡環(huán)境自主選擇上傳海面風浪探測

信息的方式。

5.2.5數(shù)據(jù)存儲功能

終端具備實時信息存儲功能，支持數(shù)據(jù)導出。如遇到數(shù)據(jù)上傳服務器失敗的異常情況，可以選擇將

海面風浪探測數(shù)據(jù)存儲在本地，以供后續(xù)的分析處理。

5.3性能要求

5.3.1直射信號捕獲靈敏度

終端的導航定位模塊的捕獲靈敏度，即導航定位模塊可捕獲的最弱的信號的功率應≤-148dBm。

5.3.2反射信號靈敏度

終端可處理的最弱反射信號的功率應≤-160dBm。

5.3.3反射信號相關功率時間延遲分辨率

反射信號相關功率的時間延遲分辨率≤0.063us；

5.3.4探測數(shù)據(jù)更新率

終端的海面風浪探測模塊輸出海面風浪數(shù)據(jù)的時間間隔≤1min。

5.3.5衛(wèi)星導航系統(tǒng)支持

終端的至少支持GPS與北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)。

5.3.6數(shù)據(jù)內(nèi)容

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終端通過無線通信模塊對外發(fā)送信息應至少包含：終端編號，終端IP地址，終端經(jīng)緯度，每顆衛(wèi)

星的海面風浪探測值、衛(wèi)星編號、測量時刻、測量時刻對應的衛(wèi)星仰角與方位角，校驗信息。

5.3.7探測面積

終端探測面積由第一菲涅反射區(qū)的面積與天線覆蓋面積綜合確定。

5.3.8探測精度

當真實風速≤20m/s時，終端海面風速的探測精度為2m/s；當真實風速＞20m/s時，終端海

面風速的探測精度為風速的10%。海面有效波高的探測精度為10cm。

5.4環(huán)境要求

終端能在≤-5℃以及≥60℃的海洋表面環(huán)境下正常工作。

5.5電磁兼容要求

終端電磁兼容性應符合GB4824—2013中1組B類設備要求。

5.6接口要求

終端應具備電源接口與數(shù)據(jù)接口，其中電源接口用于外接供電系統(tǒng)如市電、太陽能或者二者的組合；

數(shù)據(jù)接口用于外接電子計算機查看終端工作狀態(tài)與進行終端配置如配置遠程服務器的IP地址與端口號。

5.7安全要求

終端應在一定的震動、沖擊后，無永久性結(jié)構變形，無零部件損壞，無電氣故障，各項功能正常運

行。

6包裝

外包裝應體現(xiàn)如下內(nèi)容：

——中文產(chǎn)品名稱和型號，額定電源電壓、電源頻率等主要電氣參數(shù)，結(jié)構尺寸、整機重量；

——制造商名稱、詳細地址、產(chǎn)品產(chǎn)地、商標或標識；

——產(chǎn)品所執(zhí)行的、符合的標準編號及標準名稱；

——包裝箱應符合防潮、防塵、防震、運輸?shù)囊螅?/p>

——單個包裝箱內(nèi)應有使用說明書、保修卡、檢驗合格證及裝箱清單。

——銘牌應有清晰耐久的標志。銘牌應安裝在終端設備外表面的醒目位置，銘牌尺寸應與主機結(jié)構

尺寸相適宜。

7試驗方法

7.1環(huán)境條件

在-5℃到60℃之間任選10個環(huán)境溫度；環(huán)境相對濕度≤80%。

7.2外觀及工作正常性檢查

終端的各項標識清晰完整，輸入輸出插座牢靠，按鍵及旋鈕能正常動作并接觸良好，通電后狀態(tài)正

常。

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T/ZKJXXXXXXX—2020

7.3功能檢驗

功能檢驗包括導航定位功能、無線通信功能、對外發(fā)送信息、電氣保護功能，檢驗方法參照附錄A

進行。

7.4性能檢驗

性能檢驗包括功耗、捕獲靈敏度、定位精度、導航數(shù)據(jù)輸出頻率、衛(wèi)星導航系統(tǒng)支持、探測面積、

探測精度，檢驗方法參照附錄B進行。

7.5環(huán)境適應性

按照GB/T2423.1—2008和GB/T2423.2—2008要求進行。

7.6電磁兼容性

按照GB4824—2013試驗方法要求進行檢驗。

8驗收

8.1環(huán)境條件

驗收時環(huán)境溫度范圍為-5℃到60℃

，環(huán)境相對濕度≤80%。

8.2外觀及工作正常性檢查

符合6.2要求。

8.3功能檢查

用目測法檢查儀器，其結(jié)果應符合5中的要求。

8.4性能檢查

按照6.4的方法進行儀器性能檢驗，應符合5中的要求。

8.5檢驗合格證

檢驗合格證應包括但不限于如下內(nèi)容：

——產(chǎn)品名稱、型號；

——制造商名稱；

——執(zhí)行的產(chǎn)品標準編號；

——出廠檢驗結(jié)論、檢驗日期；

——檢驗員標識或檢驗員代號。

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T/ZKJXXXXXXX—2020AA

附錄A

（資料性）

基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海面風浪探測終端功能檢驗方法

A.1導航定位功能、無線通信功能、對外發(fā)送信息

該項功能檢驗步驟如下：

a)使用一臺具備公網(wǎng)IP地址的計算機作為數(shù)據(jù)庫服務器，并配置其用于監(jiān)聽終端回傳數(shù)據(jù)的端

口號，運行服務器數(shù)據(jù)庫程序。

b)將終端置于室外空曠的場地，接通電源并開機啟動。同時將一臺通用GNSS接收機放置在終端

周圍。

c)利用另外一臺電子計算機通過終端的數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)庫服務器的IP地址與端口號寫入終端。

d)查看數(shù)據(jù)庫服務端接收到的終端經(jīng)緯度數(shù)據(jù)并與通用GNSS接收機測量的經(jīng)緯度比較，若兩者

的經(jīng)度差值≤±1°且兩者的緯度差值≤±1°，則說明終端具備導航定位功能，同時說明

了無線通信功能正常。若服務器接收到了5.3.6所述的其他數(shù)據(jù)，則說明對外發(fā)送信息正常。

A.2電氣保護功能

使用一臺穩(wěn)壓電源，并將其電壓設置于終端工作的額定電壓，將穩(wěn)壓電源正負極反接到終端電源接

口，等待10s。此后將穩(wěn)壓電源正負極正確接入終端，查看終端能否正常工作，若可正常工作則說明電

器保護功能正常。

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T/ZKJXXXXXXX—2020

BB

附錄B

（資料性）

基于全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)反射信號的海面風浪探測終端性能檢測方法

B.1功耗

選擇量程適當?shù)耐咛乇磉M行檢驗。

B.2天線性能

在微波暗室產(chǎn)生相應的左旋圓極化電磁波和右旋圓極化電磁波，測量天線的增益及噪聲系數(shù)。

B.3捕獲靈敏度

使用符合T/ZKJXX00003—2018要求的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號模擬器進行檢驗。方法是將終端的

GNSS天線取下，然后將模擬器的信號輸出接入終端，調(diào)整模擬器信號輸出功率為-148dBm,按附錄A.1檢

驗終端的導航定位功能，若導航定位功能正常則說明捕獲靈敏度符合要求。

B.4反射信號相關功率時間延遲分辨率

根據(jù)終端輸出的反射信號相關功率數(shù)據(jù)點的時間間隔進行檢驗。

B.5探測數(shù)據(jù)更新率

根據(jù)終端通過無線網(wǎng)絡上傳到數(shù)據(jù)服務器的狀態(tài)信息進行檢驗。

B.6衛(wèi)星導航系統(tǒng)支持

根據(jù)終端通過無線網(wǎng)絡對外發(fā)送信息中的衛(wèi)星編號進行檢驗。

B.7探測面積

測量面積取第一菲涅爾區(qū)與天線覆蓋區(qū)的交集。其中要測得第一菲涅爾區(qū)的面積S(單位：m2)，首

先測得GNSS天線距土壤表面的垂直高度h（單位：m），以及終端輸出衛(wèi)星的仰角θ（單位：度），則第

一菲涅爾區(qū)可由公式（B.1）確定：

h/sin22/4sin

S

sin...........................(B.1)

式中：

——為導航信號波長,單位為米（m）

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