李武鋼，陳學(xué)友，朱方來

（1.深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與交通學(xué)院，廣東 深圳518055；2.嘉興佳利電子股份有限公司，浙江 嘉興314003）

0 引言

自北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2012年12月27日正式進行區(qū)域性服務(wù)以來，北斗導(dǎo)航模塊等基礎(chǔ)核心產(chǎn)品的研發(fā)取得突破性進展，其可靠性、穩(wěn)定性、靈敏度等性能得到進一步提升，市場實用化步伐加快，并開始規(guī)?；瘧?yīng)用于交通、氣象、漁業(yè)等行業(yè)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)免費為廣大終端用戶提供服務(wù)，在國內(nèi)導(dǎo)航終端企業(yè)中產(chǎn)生了熱烈反響，紛紛開始北斗導(dǎo)航終端產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。北斗導(dǎo)航模塊是北斗導(dǎo)航終端的核心部件，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到北斗導(dǎo)航終端的整體性能，是國內(nèi)導(dǎo)航終端生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的重點。目前，針對導(dǎo)航終端產(chǎn)品和導(dǎo)航應(yīng)用市場出臺的國家標(biāo)準(zhǔn)相對零散、薄弱，遠未形成完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。因此，建立一整套北斗導(dǎo)航模塊和北斗導(dǎo)航終端檢驗、檢測方法等方面的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系至關(guān)重要。

本文利用車載終端整機平臺，對北斗導(dǎo)航模塊進行基本性能、與車載終端整機的匹配性（電磁兼容性）、適用性、可靠性、安全性等方面的全面測試，分析測試中發(fā)現(xiàn)的問題，提出解決方案和建議，及時反饋給北斗導(dǎo)航模塊生產(chǎn)商、導(dǎo)航終端方案商和導(dǎo)航終端整機生產(chǎn)商，使相關(guān)單位及時改進、完善和提升相關(guān)產(chǎn)品的性能，為北斗導(dǎo)航應(yīng)用和第三方檢驗檢測單位以及北斗導(dǎo)航國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 北斗導(dǎo)航應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究

1.1 總體思路

北斗導(dǎo)航終端的技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則等是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容，在北斗導(dǎo)航產(chǎn)品的設(shè)計試制階段，結(jié)合導(dǎo)航產(chǎn)品的特點和技術(shù)要求，進行大量的測試和試驗，依據(jù)測試數(shù)據(jù)并參照國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，擬定北斗導(dǎo)航應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)草案。

以車載導(dǎo)航終端整機為平臺，按照車載導(dǎo)航終端整機產(chǎn)品設(shè)計流程，利用完整方案，從常規(guī)測試、可靠性測試、電磁兼容性測試、安全性測試等方面，按照樣機研發(fā)設(shè)計、小批量試生產(chǎn)、批量生產(chǎn)三個階段，制定“十、百、千”試產(chǎn)樣批投入計劃，組織北斗導(dǎo)航天線、模塊、車載導(dǎo)航終端生產(chǎn)和檢測機構(gòu)等多家單位的專職技術(shù)人員和試驗人員組成測試小組，對國產(chǎn)北斗導(dǎo)航模塊基本性能、與終端整機的匹配性、可靠性、電磁兼容性進行測試，對設(shè)計、生產(chǎn)測試過程中出現(xiàn)的問題進行信息交流和溝通，及時提出并討論解決方案，對共性問題共同探討、共同解決，快速提升北斗導(dǎo)航模塊性能。通過完整方案，掌握北斗導(dǎo)航模塊和終端整機的性能特點，收集相關(guān)信息，為北斗導(dǎo)航應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的擬制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2 北斗導(dǎo)航模塊測試

測試小組對東方聯(lián)星、和芯星通、中科微、西安華訊、東莞泰斗等單位提供的北斗導(dǎo)航模塊進行了大量的反復(fù)的測試，將測試中出現(xiàn)的問題及時反饋給各模塊生產(chǎn)單位進行改進和完善。同時，詳細記錄各模塊間存在的影響北斗導(dǎo)航應(yīng)用的差異性問題，作為北斗導(dǎo)航模塊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定的依據(jù)。國產(chǎn)北斗導(dǎo)航模塊性能差異如表1所示。

表1 國產(chǎn)北斗導(dǎo)航模塊性能差異表

表1（續(xù)）

1.3 北斗導(dǎo)航終端測試

在各北斗導(dǎo)航模塊外形尺寸、引腳排列、接口方式存在差異的情況下，導(dǎo)航終端生產(chǎn)單位利用已有的、成熟的導(dǎo)航終端產(chǎn)品，針對各型號北斗導(dǎo)航模塊分別進行北斗導(dǎo)航終端產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計，結(jié)合車載導(dǎo)航產(chǎn)品性能和檢測要求，進行北斗導(dǎo)航模塊與車載終端整機的匹配性、電磁兼容性、環(huán)境適應(yīng)性測試。通過測試，發(fā)現(xiàn)北斗導(dǎo)航模塊存在的性能和功能方面的問題，并及時反饋給各模塊生產(chǎn)單位進行改進和完善，并找出各型號北斗導(dǎo)航模塊在導(dǎo)航終端應(yīng)用中存在的差異性問題，為北斗導(dǎo)航模塊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進而探索北斗導(dǎo)航終端測試和試驗規(guī)范。各型號北斗導(dǎo)航模塊在數(shù)據(jù)接口方面的差異如表2所示。

表2 國產(chǎn)北斗導(dǎo)航模塊數(shù)據(jù)接口差異表

2 北斗導(dǎo)航應(yīng)用規(guī)范的編制

2.1 北斗導(dǎo)航模塊的類型特點數(shù)據(jù)分析

測試小組根據(jù)測試中出現(xiàn)的問題，尤其是影響北斗導(dǎo)航終端應(yīng)用方面的問題，結(jié)合車載終端對導(dǎo)航模塊的技術(shù)要求、市面主流GPS導(dǎo)航模塊的性能特點、國產(chǎn)北斗導(dǎo)航模塊的發(fā)展情況以及逐步小型化的趨勢，為加快完善北斗關(guān)鍵部件技術(shù)，編制了《車載終端用北斗導(dǎo)航模塊接口規(guī)范》和《車載終端用北斗導(dǎo)航模塊數(shù)據(jù)接口規(guī)范》，形成了北斗導(dǎo)航模塊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

2.1.1 接口規(guī)范的特點

統(tǒng)一了北斗導(dǎo)航模塊的引腳定義和排列，在兼容目前市面上主流GPS導(dǎo)航模塊的同時，具有北斗導(dǎo)航模塊自身特點。北斗導(dǎo)航模塊類型如圖1所示，外形尺寸如表3所示，引腳定義如表4所示。

圖1 北斗導(dǎo)航模塊接口排列圖

表3 北斗導(dǎo)航模塊外形尺寸表

表4 北斗導(dǎo)航模塊引腳定義表

2.1.2 功能方面的特點

完全兼容GPS導(dǎo)航模塊，增加了差分、天線短路檢測、慣性導(dǎo)航、USB 接口、通用I/O 接口等功能，方便多功能、多領(lǐng)域、多系統(tǒng)應(yīng)用。

2.1.3 使用方面的特點

統(tǒng)一引腳排列，在同一PCB上同時預(yù)留4種模塊的焊接位置，方便不同模塊之間的直接替換，更方便國產(chǎn)北斗導(dǎo)航模塊小型化改進時的測試、試用和使用，減少北斗導(dǎo)航終端生產(chǎn)商針對不同導(dǎo)航模塊所需進行的PCB 設(shè)計和反復(fù)測試、改進、完善所帶來的麻煩，節(jié)省終端生產(chǎn)企業(yè)的人力和財力資源。當(dāng)所測試的北斗導(dǎo)航模塊存在需要改進和完善的缺陷暫時不能滿足使用要求時，可以使用其他北斗導(dǎo)航模塊或者GPS導(dǎo)航模塊直接替換，不影響導(dǎo)航終端整機的使用，能充分利用終端整機資源，消除車載終端生產(chǎn)企業(yè)使用北斗導(dǎo)航模塊的顧慮。

2.1.4 數(shù)據(jù)接口協(xié)議

參考國家衛(wèi)星導(dǎo)航定位總站《用戶設(shè)備接口》數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)協(xié)議，增加終端產(chǎn)品調(diào)試、測試、設(shè)置等統(tǒng)一的自定義信息，在符合國家北斗終端產(chǎn)品數(shù)據(jù)接口要求的同時，方便各車載終端生產(chǎn)企業(yè)使用一套測試軟件完成不同生產(chǎn)企業(yè)提供的北斗導(dǎo)航模塊的調(diào)試、測試和生產(chǎn)。

2.2 北斗導(dǎo)航模塊測試規(guī)范的制定

目前，導(dǎo)航模塊等部件在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，各導(dǎo)航終端生產(chǎn)單位一般根據(jù)自身產(chǎn)品的特點和最終用戶（如車廠）的要求進行檢驗和測試，前裝車載導(dǎo)航終端產(chǎn)品一般按照所配車型車廠的要求對車載導(dǎo)航終端整機進行檢驗和測試，后裝車載導(dǎo)航終端產(chǎn)品有的只進行簡單的測試就投放到市場上，導(dǎo)致市場上的導(dǎo)航產(chǎn)品魚龍混雜、良莠不齊。因此，需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范確保北斗導(dǎo)航模塊的性能和質(zhì)量，保證“北斗”品牌和北斗導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化推廣。

測試小組根據(jù)北斗導(dǎo)航模塊的特點，結(jié)合導(dǎo)航模塊生產(chǎn)商、導(dǎo)航終端生產(chǎn)商和導(dǎo)航終端用戶對導(dǎo)航產(chǎn)品的關(guān)注點，綜合北斗導(dǎo)航模塊測試經(jīng)驗，編寫了北斗行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《北斗車載定位模塊試驗規(guī)范》，該規(guī)范規(guī)定了北斗車載定位模塊的衛(wèi)星信號捕捉靈敏度、衛(wèi)星信號靜態(tài)跟蹤靈敏度、衛(wèi)星信號重捕獲時間、冷啟動TTFF、熱啟動TTFF、靜態(tài)漂移性能等測試方法，靜電放電（ESD）、窄帶輻射電磁能量的電擾動組件（含有吸波暗室、橫電磁波（TEM）小室、大電流注入（BCI）、微波帶狀線、直接射頻（RF）功率注入、循環(huán)的輻射等方法），汽車內(nèi)部的12 V 或24 V 電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)、除電源線以外的其他導(dǎo)線通過容性和感性耦合的電瞬態(tài)發(fā)射，道路測試環(huán)境可靠性測試方法等。通過對北斗導(dǎo)航模塊進行規(guī)范性試驗，確保投放市場使用的北斗導(dǎo)航模塊性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠，為北斗導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化推廣奠定基礎(chǔ)。

2.3 北斗車載導(dǎo)航終端試驗規(guī)范的制定

目前，我國在衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范主要有《汽車GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)通用規(guī)范》（GB/T 19392—2003）、《汽車行駛記錄儀》（GB/T 19056—2012）和《道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載終端技術(shù)要求》（JT/T 794—2011），其主要針對GPS終端整機產(chǎn)品，不能滿足現(xiàn)行北斗導(dǎo)航應(yīng)用的實際需求。

針對北斗車載導(dǎo)航應(yīng)用目前尚無國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況，為規(guī)范北斗車載導(dǎo)航終端產(chǎn)品的生產(chǎn)、測試和檢驗，根據(jù)北斗車載導(dǎo)航終端產(chǎn)品的技術(shù)特點和車載導(dǎo)航終端產(chǎn)品檢驗、檢測的實際，參照相關(guān)國際、國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編制了《北斗車載導(dǎo)航終端試驗規(guī)范》。該規(guī)范規(guī)定了北斗車載導(dǎo)航終端的靜電放電（ESD）的試驗方法、窄帶輻射電磁能量的電擾動組件試驗方法（含有吸波暗室、橫電磁波（TEM）小室、大電流注入（BCI）、微波帶狀線、直接射頻（RF）功率注入、循環(huán)的輻射等方法、汽車內(nèi)部的12V 或24 V 電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)，和除電源線以外的其他導(dǎo)線通過容性和感性耦合的電瞬態(tài)發(fā)射和環(huán)境可靠性測試方法等，為第三方檢驗檢測單位和北斗導(dǎo)航國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了基礎(chǔ)資料。

3 結(jié)語

通過北斗導(dǎo)航應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的研究和實施，使國內(nèi)主流北斗導(dǎo)航模塊得到了快速定型和應(yīng)用，滿足了北斗大眾車載應(yīng)用。目前，《車載終端用北斗導(dǎo)航模塊接口規(guī)范》和《車載終端用北斗導(dǎo)航模塊數(shù)據(jù)接口規(guī)范》作為交通部示范項目的參考，在“重點運輸過程監(jiān)控管理服務(wù)示范系統(tǒng)工程BD2 B1/GPS L1 雙模模塊選型公開招標(biāo)文件”中引用，為北斗行業(yè)示范應(yīng)用提供了幫助。

《車載終端用北斗導(dǎo)航模塊接口規(guī)范》已被國內(nèi)和境外主要北斗導(dǎo)航芯片、模塊企業(yè)采用，形成了北斗導(dǎo)航模塊標(biāo)準(zhǔn)，為北斗導(dǎo)航模塊統(tǒng)型打下了基礎(chǔ)，指明了方向。

《北斗車載定位模塊試驗規(guī)范》和《北斗車載導(dǎo)航終端試驗規(guī)范》已被國內(nèi)北斗車載終端企業(yè)選用，深圳市汽車電子產(chǎn)品檢測與鑒定技術(shù)服務(wù)平臺采用《北斗車載導(dǎo)航終端試驗規(guī)范》和《北斗車載定位模塊試驗規(guī)范》，為眾鴻、科維、雅迅、博實結(jié)、信達等北斗車載終端產(chǎn)品以及東方聯(lián)星、和芯星通、中科微、西安華訊、東莞泰斗等北斗導(dǎo)航模塊進行了測試和試驗。