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[導(dǎo)讀] GPS是一種很常見(jiàn)的全球定位系統(tǒng),一般民用GPS使用的是GPS系統(tǒng)的L1載波,頻率為1575.42MHz。那么一般GPS衛(wèi)星在離地面1萬(wàn)2千公里的高空上,24顆衛(wèi)星以12小時(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行,使得在任意時(shí)刻,在地面上

GPS是一種很常見(jiàn)的全球定位系統(tǒng),一般民用GPS使用的是GPS系統(tǒng)的L1載波,頻率為1575.42MHz。那么一般GPS衛(wèi)星在離地面1萬(wàn)2千公里的高空上,24顆衛(wèi)星以12小時(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行,使得在任意時(shí)刻,在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星。這樣GPS可以有效的進(jìn)行2D(平面地圖)3D(立體地圖)定位。

那么GPS性能到底如何其實(shí)是看它接收信號(hào)的能力,也就是它的定位時(shí)間的精確度,搜索衛(wèi)星的數(shù)量越多、時(shí)間越短定位就越準(zhǔn)。所以在行業(yè)內(nèi)對(duì)GPS有個(gè)完整的測(cè)試流程。

對(duì)于GPS,測(cè)試包括定位精度,冷啟動(dòng)熱啟動(dòng)溫啟動(dòng)的TTFF,跟蹤時(shí)間和捕獲時(shí)間。此外還有A-GPS性能測(cè)試。但是這多是對(duì)于芯片處理運(yùn)算能力的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于單純的射頻鏈路,主要的就是信噪比C/N0,N0為噪聲功率譜密度。這個(gè)也就是對(duì)于接收機(jī)的NF的測(cè)試。以往做過(guò)的項(xiàng)目是以-130dBm為參考值,按常溫下熱噪聲是-174dBm/HZ,那輸入SNR應(yīng)該是44dB,現(xiàn)在手機(jī)GPS方案一般都是濾波器+LNA+濾波器的方案,按正常項(xiàng)目,前一個(gè)濾波器的插損應(yīng)該是0.8dB左右,LNA的噪聲系數(shù)1左右。LNA的增益一般在10以上,所以后面的濾波器貢獻(xiàn)的NF就比較小了,所以算下來(lái)整個(gè)射頻通路的NF大概是2dB左右,所以輸出SNR應(yīng)該是在41-42dB(這個(gè)需要用專(zhuān)門(mén)的軟件來(lái)讀).此外如果沒(méi)有GPS衛(wèi)星信號(hào)發(fā)生器,可以輸入1575.42MHz的單點(diǎn)頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)試,原理同上,不過(guò)要根據(jù)頻譜分析儀的RBW設(shè)置適當(dāng)調(diào)整要求值。由于一般頻譜分析儀的噪底都在145dBm/Hz,所以輸入信號(hào)就要設(shè)置的高一點(diǎn),比如-80至-100dBm左右,也不要太高,畢竟要考慮到接收機(jī)的壓縮特性。此外輸出的不是比噪聲功率譜密度而是比噪聲了,所以結(jié)果要考慮到RBW的設(shè)置,比如輸入-100,RBW設(shè)置為1K,NF是2,那么輸出的SNR為-100dBm-(-174dBm/Hz+10LOG1000)-2=42.這里大家區(qū)分開(kāi)C/N0和S/N,否則看到輸入不同的功率結(jié)果卻一樣肯定會(huì)比較迷糊。

GPS測(cè)試項(xiàng)如下:

GPS首次定位時(shí)間(第一次啟動(dòng)時(shí)2D定位與3D定位時(shí)間)

射頻信號(hào)干擾

冷啟動(dòng)與暖啟動(dòng)定位時(shí)間

接收機(jī)重新捕獲GPS信號(hào)時(shí)間

靜止定位精度

接收機(jī)靈敏度

動(dòng)態(tài)定位時(shí)間

在測(cè)試當(dāng)中GPS首次定位時(shí)間是檢測(cè)它性能的首要條件,主要檢測(cè)在正常無(wú)干擾信號(hào)條件下,GPS的定位時(shí)間與搜索衛(wèi)星的數(shù)量。

下面我將介紹一下GPS的首次定位時(shí)間測(cè)試。

進(jìn)行測(cè)試所用到的設(shè)備包括:信號(hào)源(E4438C)、干擾源(E8572D)、功率分配器、衰減器、射頻線(xiàn)。

注意:當(dāng)我門(mén)測(cè)試的時(shí)候必須要再屏蔽室中搭建測(cè)試環(huán)境,否則GPS接收的信號(hào)就不是信號(hào)源所給出的信號(hào),測(cè)試出來(lái)的結(jié)果就不是真正所要的結(jié)果。

具體測(cè)試操作步驟:

GPS首次定位時(shí)間

打開(kāi)信號(hào)源E4438C,進(jìn)入Mode選件然后點(diǎn)擊屏幕最后一個(gè)按鍵翻頁(yè),進(jìn)入第二頁(yè)后 選擇GPS選項(xiàng)。

當(dāng)進(jìn)入GPS選件后屏幕會(huì)有兩行顯示,這時(shí)我們選擇RealTimeMSGPS選項(xiàng)。

進(jìn)入下圖1界面的時(shí)候我門(mén)需要設(shè)置最大衛(wèi)星顆數(shù),然后進(jìn)入Scenario選項(xiàng)。

再進(jìn)入GotoRow選項(xiàng)選擇需要的地圖,找到“selectScenario”選件點(diǎn)擊這個(gè)選項(xiàng),就已經(jīng)進(jìn)入到所需要的地圖當(dāng)中了。

選定了地圖后在屏幕界面右上方會(huì)有一個(gè)RealTimeMSGPSOff/ON的選項(xiàng),這個(gè)選項(xiàng)是打開(kāi)或者關(guān)閉GPS信號(hào)的選件,我們按下按鈕選擇打開(kāi)GPS信號(hào)。(按下選件按鈕的時(shí)候注意,按一下等待幾秒鐘看看信號(hào)是否打開(kāi),如果沒(méi)有重復(fù)操作)

進(jìn)入E4438C中的Amplitude選件設(shè)置信號(hào)強(qiáng)度,信號(hào)強(qiáng)度不要設(shè)置太大,因?yàn)镚PS接收的信號(hào)本來(lái)就很小(信號(hào)大約在-100dBm左右),輸出信號(hào)過(guò)大會(huì)導(dǎo)致GPS不能定位。

啟動(dòng)GPS定位軟件,按照下面的表格填依次測(cè)試GPS2D定位時(shí)間、GPS3D的定位時(shí)間。(不同信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試的時(shí)候必須重新啟動(dòng)GPS)

信號(hào)強(qiáng)度(dBm)

GPS2D定位時(shí)間

GPS3D的定位時(shí)間

備注

-128

120秒

10分

-105

85秒

7分

-99

76秒

6分

表1

射頻干擾測(cè)試

搭建測(cè)試示意圖如下圖2

按照?qǐng)D2示意圖搭建系統(tǒng),

首先讓GPS進(jìn)入搜索狀態(tài),打開(kāi)GPS信號(hào)源。

確認(rèn)GPS有效3D定位記錄下此時(shí)信號(hào)強(qiáng)度。

在模擬信號(hào)不變的情況下,將干擾信號(hào)設(shè)置為相同頻率與功率,然后逐漸以1dBm的幅度增加干擾信號(hào)。

檢測(cè)干擾信號(hào)的強(qiáng)度在多大時(shí)候GPS丟失導(dǎo)航定位。

記錄下干擾信號(hào)源的信號(hào)強(qiáng)度。

在這里我們只簡(jiǎn)單介紹了GPS產(chǎn)品部分的測(cè)試,如果想了解更多的測(cè)試信息可聯(lián)系就近的摩爾實(shí)驗(yàn)室(MORLAB)。

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