GPS接收机测试简介

在新兴和现有市场中,GPS的使用正在稳步增长。因此,人们对GPS技术的依赖也在与日俱增。有鉴于此,这些产品的设计师、制造商和消费者必须明白自己到底希望从这些系统中得到什么。这包括明明白白地列出自己对GPS技术的局限性和问题的理解,以及如何对其进行测试。

有一系列的基本的接收机性能参数都应用于GPS系统,而本页将重点向您介绍这些测试。

我们将向您证明,GPS RF模拟器能够生成执行适当测试所需要的条件。

您将了解到多个基本的测试指标,以及您在执行这些测试时可能会看到怎样的结果。

例如,较短的首次定位时间(TTFF)性能在汽车应用中至关重要,但对勘探应用的静态位置却无关紧要。重新捕获可能并不是海上应用的主要考虑因素,因为在海上几乎没有任何外部的物理信号阻挡物。但它在汽车应用中却很关键,因为汽车行驶环境中的隧道和桥梁会频繁阻挡信号。

如果您希望进一步了解思博伦的GPS接收机测试解决方案,欢迎现在就与我们接洽。

复杂测试化繁为简

RF模拟

一台RF星群模拟器可以重现出GPS接收机在动态平台上的环境,为车辆和卫星的运动、信号特征、大气和其它效应建立模型,使接收机能够在测试场景的各项参数中执行实际的导航。

从本质上来看,模拟就是真实世界的一种表达方式。只不过,模拟无法在测试中重现中真实世界完整的丰富内涵。一种常见的错误观念是,只有原原本本复制真实世界各项条件的GPS测试才是有效的。

然而,(在超过25年的测试中)通过模拟实现的代表性效应的应用,已经充分证明能够对接收机进行考验并充分查明其极限所在,实现设计的集中与优化。更重要的是,它可以为信号模拟和接收机提供完全的可重复性、控制能力和确切的知识 - 精细到数位一级。如果在测试中使用的是真实的GPS信号,这一切都将是不可能的。

您应当将模拟器测试看作真实世界的代表,而非一对一的复制品。思博伦的模拟器还包含统计模型,可实现对更丰富多径环境的模拟。

图1显示的是模拟的概念图(使用一台GSS6700模拟器)

图1显示的是模拟的概念图(使用一台GSS6700模拟器)

基本的GPS接收机测试

1. 冷启动首次定位时间

首次定位时间(TTFF)用于测量接收机执行信号搜索进程的速度有多快。搜索进程,即“信号捕获”,有两个维度。与复制PRN(伪随机数字)编码关联的C/A编码(GPS SPS粗捕获测距编码)维度,以及与载波关联的多普勒维度。

冷启动TTFF的定义为加电与获得第一个有效导航数据点之间的时间,并且需要满足以下指标:

  • 时间未知
  • 当前星历和日历未知
  • 位置未知

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2. 温启动首次定位时间

温启动首次定位时间的定义是接收机加电到获取第一个有效导航数据点之间的时间,并且需要满足以下指标:

  • 时间已知
  • 日历已知
  • 无星历(或数据是超过4小时前的)
  • 位置在上次定位100千米以内

3. 热启动首次定位时间

热启动首次定位时间的定义是接收机加电到获取第一个有效导航数据点之间的时间,并且需要满足以下指标:

  • 时间已知
  • 日历已知
  • 星历已知
  • 位置在上次定位100千米以内

Cell Tower

4. 捕获敏感度

捕获敏感度是实现“首次定位”时最小的接收功率。该指标的子集为单独测量每次冷启动、温启动和热启动条件。


5. 跟踪敏感度

跟踪敏感度是接收机能够持续保持锁定所需的最小功率水平。踊跃阈值与测量错误密切相关,因为错误来源在接收机的PLL跟踪环路中。相位错误、动态压力错误和热噪音都是最主要的错误来源。通过将这些参数降至最低,可以使接收机能够持续跟踪功率水平更低的信号。

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6. 重新捕获时间

重新捕获时间是接收机在完全推动所有接收到的信号后,重新获得其首个有效导航数据点所需的时间。

较快的重新捕获时间对于车载导航系统非常重要,因为汽车在进入隧道后会失去所有的卫星信号,而在出隧道时又要重新捕获这些信号。如果出隧道后就有一个路口,而驾驶员必须在此转弯,那么导航系统就需要迅速再次提供导航能力,向驾驶员发出“现在驶出”的指令。


7. 静态导航精度

静态导航精度是接收机根据已知位置确定其位置的精度。它可以分为三个类别:

  • 可预测 - 接收机位置诸元与已勘测图诸元相比的精度。位置诸元和勘测图都必须基于相同的地球测量数据。
  • 可重复 - 用户可返回至某个位置的精度,且该位置的坐标已经在上次使用相同的接收机得到过测量。
  • 相对性 - 用户可以测量到的位置与另一用户使用相同接收机在相同时间测量位置之间的相对精度。

Satellite

8. 动态导航精度

动态导航精度与静态导航精度相同,只是接收机正在经历处于x、y、z三轴中的任意一轴或所有各轴的运动。


9. 无线电射频干扰

RFI的定义是导致导航性能下降、部分丢失或导航完全丢失的任何多余信号。此类信号通常被称为“干扰”信号。干扰一词被广泛用于描述某种会使正常无线电通信无法接收的信号。

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资源

应用说明:基本的GNSS接收机特性认定
GNSS接收机的关键性能测试以及测试方法。
电子书:将GNSS接收机集成到产品设计中
了解GNSS模拟如何帮助您在位置感知设备的开发过程中节省时间和金钱。
电子书:选择一种GNSS模拟器
为具备GNSS能力的设备选择最佳模拟器和测试方法的快速指南。
电子书:GNSS模拟基础知识
通过我们的入门指导了解GNSS技术的历史和未来,快速认识该技术的基本知识。

适合GPS接收机测试的产品

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