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GPS接收器测试

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作者:时间:2013-03-26来源:电子产品世界收藏

  不论是使用 C/A 码或 P 码,均可追踪最多 4 组,进行 3D 定位。追踪的过程极为复杂,不过简单来说,即是将透过每组卫星的距离,估算出自己的位置。由于讯号是以光速 (c),或为 299,792,458 m/s 行进,因此可透过下列等式计算出与之间的距离,即称为「虚拟距离 (Pseudorange)」:  

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/143528.htm

等式 1.「虚拟距离 (Psedorange)」为时间间隔 (Time interval) 的函式 [1][4]

  接收器必须将卫星所传送的讯号数据进行译码,才能够获得定位信息。每个卫星均针对其位置进行广播 (Broadcasting),接收器跟着透过每组卫星之间的虚拟距离差异,以决定自己的确实位置 [8]。接收器所使用的三角量测法 (Triangulation),可由 3 组卫星进行 2D 定位;4 组卫星则可进行 3D 定位。

  设定

  测试 接收器的主要产品,为 1 组可仿真 讯号的 RF 向量讯号产生器。在此应用说明中,读者将可了解应如何使用 NI PXI-5671 与 NI PXIe-5672 RF 向量讯号产生器,以达到量测目的。此产品并可搭配 NI GPS 工具组,以模拟 1 ~ 12 组 GPS 人造卫星。

  完整的 GPS 亦应包含多种不同配件,以达最佳效能。举例来说,外接的固定式衰减器 (Attenuator),可提升功率精确度与噪声层 (Noise floor) 的效能。此外,根据接收器是否支持其直接输入埠的 DC 偏压 (Bias),某些接收器亦可能需要 DC 阻绝器 (Blocker)。下图即为 GPS 讯号产生的完整系统:  

 

  如图 1 所示,当测试 GPS 接收器时,往往采用最高 60 dB 的外接 RF 衰减 (留白,Padding)。固定式衰减器至少可提供 2 项优点。首先,固定式衰减器可确保测试激发的噪声层低于 -174 dBm/Hz 的热噪声层 (Thermal noise floor)。其次,由于可透过高精确度 RF 功率计 (Power meter) 校准讯号准位,因此固定式衰减器亦可提升功率精确度。虽然仅需 20 dB 的衰减即可符合噪声层的要求,但若使用 60 ~ 70 dB 的衰减,则可达到更高的功率精确度与噪声层效能。稍后将接着讨论 RF 功率校准,而图 2 抢先说明衰减对噪声层效能所造成的影响。  

 

  如表1所示,衰减可用于减弱噪声,而不仅限于 -174 dBm/Hz 的热噪声层。

  RF 向量讯号产生器

  当选择 RF 向量讯号产生器时,NI LabVIEW GPS 工具组可同时支持 NI PXI-5671 与 NI PXIe-5672 RF 向量讯号产生器。虽然此 2 款适配卡可产生 GPS 讯号,但由于 PCI Express 总线速度较快,并可立刻进行 IF 等化 (Equalization),因此 NI PXIe-5672 向量讯号产生器较受到青睐。此 2 款适配卡均具有 6 MB/s 总数据传输率与 1.5 MS/s (IQ) 取样率,可从磁盘串流 GPS 波形。

  虽然 PXI控制器硬盘可轻松维持此数据传输率,NI 仍建议使用外接磁盘进行额外的储存容量。下图为包含 NI PXIe-5672 的常见 PXI 系统:  

 


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