GPS接收器测试
建立仿真的 GPS 讯号
由于 GPS 接收器是透过天线传输数据,并取得卫星星历与星历信息;当然,仿真的 GPS 讯号亦需要该项信息。卫星星历与星历信息,均透过文本文件表示,可提供卫星位置、卫星高度、机器状态,与绕行轨道的相关信息。此外,在建立波形的过程中M,亦必须选择客制参数,如星期时间 (TOW)、位置 (经度、纬度、高度),与仿真的接收器速率。以此信息为基础,工具组将自动选择最多 12 组人造卫星、计算所有的都卜勒位移 (Doppler shift) 与虚拟距离 (Pseudorange) 信息,并接着产生所需的基频波形。为了可尽快入门,工具组安装程序亦包含范例的卫星星历与星历档案。此外,更可由下列网站直接下载:
· Almanac information (The Navigation Center of Excellence) http://navcen.uscg.gov/gps/almanacs.htm
· Ephemeris information (NASA Goddard Space Flight Center) http://cddis.gsfc.nasa.gov/gnss_datasum.html#brdc
透过客制的卫星星历与星历档案,即可建立特定日期与时间的 GPS 讯号,甚至可回溯数年以前。请注意,当选择这些档案时,必须选择与日期相对应的档案。一般来说,卫星星历与星历信息为每日更新,因此当选择特定时间与日期时,亦应选择同 1 天的档案。下载的星历档案往往为压缩的「*.Z」格式。因此,在搭配使用 GPS 工具组之前,档案必须先行解压缩。
只要使用工具组中的「自动模式 (Automatic mode)」,即可囊括大多数的 GPS 模块作业,并可透过程序设计的方式,计算都卜勒与随机距离信息;当然,此功能亦提供手动模式。在手动模式 (Manual mode) 中,使用者可个别指定每组人造卫星的信息。图 4 即显示此 2 种作业模式所提供的输入参数。

请注意,工具组将根据所指定的星历档案,于可能的数值范围中强制设定 GPS 的 TOW。因此,若选择的数值超出该星历档案的范围,工具组将自动设定为最接近的数值并提醒使用者。「niGPS Write Waveform To File」范例程序即可建立 GPS 基频波形 (自动模式),而其人机接口即如下图所示。

请注意,某些特定量测作业,将决定用户所建立 GPS 测试的文件类型。举例来说,当量测接收器敏感度时,将仿真单一人造卫星。另一方面来说,需要定位作业的量测 (如 TTFF 与位置精确度),所使用的 GPS 讯号将仿真多组人造卫星。基于上述需求,NI GPS 工具组所搭配的范例程序,将同时包含单位星与多重卫星仿真功能。
记录空气中的 GPS 讯号
建立 GPS 波形时,其独特又日趋普遍的方式,即是直接从空气中撷取之。在此测试中,我们使用向量讯号分析器 (如 NI PXI 5661) 记录讯号,再透过向量讯号产生器 (如 NI PXIe-5672) 产生已记录的讯号。由于在记录 GPS 讯号时,亦可撷取实际的讯号减损 (Impairments),因此在播放讯号时,可进一步了解接收器于布署环境中的作业情形。
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