GPS 接收器测试
而播放讯号的功率强度,亦可达到与实时讯号相同的 C/N 值,进而确定其所得的 TTFF 与位置精确度,将可与实时讯号产生相关。在下图 21 中,我们使用的星期时间 (TOW) 值与实时「Off-the-air」讯号的 TOW 相近,而在 4 次不同的实验下得到 TTFF 结果。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20130807/153561_9_0.jpg)
表11. 由「Off-the-air」GPS讯号所得的 TTFF
除了量测首次定位时间之外,亦可量测GPS接收器所取得的经度、纬度,与高度信息。下图显示相关结果。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20130807/153561_9_1.jpg)
表12. 由「Off-the-air」GPS讯号所得的 LLA
从表11与12 中可注意到,其实透过已记录的 GPS 讯号,即可得到合理的可重复 TTFF 与 LLA (Latitude、Longitude、Altitude) 结果。然而,由于这些量测作业的错误与标准误差,仅稍微高于「Off-the-air」量测的误差,因此几乎可将之忽略。因为绝对精确度 (Absolute accuracy) 较高,所以可重复性亦较优于「Off-the-air」量测作业。
仿真的 GPS 讯号
最后 1 种可进行 TTFF 与定位精确度量测的 GPS测试讯号来源,即为仿真的多组卫星 GPS 讯号。透过 NI LabVIEW GPS 工具组,即可透过由使用者定义的 TOW、星期数,与接收器位置,仿真最多 12 组卫星。此 GPS 讯号仿真方式的主要优点,即是透过可能的最佳讯噪比 (SNR) 构成 GPS 讯号。与实时/记录的 GPS 讯号不同,依此种方法所建立的可重复讯号,其噪声功率甚小。图 23 即呈现了仿真多组卫星讯号的频域。
VSA 设定
Center: 1.57542 GHZz
Span: 4 MHz
RBW: 100 Hz
Averaging: RMS, 20 Average
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20130807/153561_9_2.jpg)
图 11. 仿真多组卫星 GPS 讯号的带内功率 (Power-in-band) 量测作业
当透过仿真的多组卫星波形测试接收器时,则可针对接收器所提供的 C/N 比值进行关联,以再次评估所需的 RF 功率。
一旦能为 RF 功率强度进行关联,则可接着量测 TTFF。当量测 TTFF 时,应先启动 RF 向量讯号产生器。过了 5 秒钟之后,可手动将接收器转为「冷」开机模式。一旦接收器取得定位信息,则将回报 TTFF 信息。下图则呈现仿真 GPS 讯号的相关结果:
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20130807/153561_9_3.jpg)
表13. TTFF 数值的 4 项专属模拟
请注意表13中的所有仿真作业均使用相同的 LLA (Latitudes、Longitude,与 Altitude)。
此外,若要量测 TTFF,我们亦可依不同的 TOW 建立仿真作业,以计算 LLA 的精确度与可重复性。请注意,由于在数个小时之内,可用的卫星讯号将持续变化,因此必须设定多种 TOW 以测试精确度 (如表13)。而表14 则表示其 LLA 信息。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20130807/153561_9_4.jpg)
表14. 多项 TOW 仿真作业的水平精确度
在表14 中,可根据模拟的定位,计算出公尺为单位的水平错误。又如图 20 所示,可透过下列等式找出错误:
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20130807/153561_9_5.jpg)
等式 17. 仿真 GPS 讯号的定位错误
而针对我们所使用的接收器而言,其水平定位最大误差为 5.2 公尺,水平定位平均误差为 1.5 公尺。而透过表8 所示,我们所使用的接收器均可达指定的限制之内。
如先前所述,接收器的精确度,与可用的卫星讯号密不可分。也就是说,接收器的精确度可能在数个小时内大幅变化 (卫星讯号改变),但是其可重复性却极小。为了确认我们的 GPS 接收器亦为如此,则可针对特定的模拟 GPS 波形执行多项测试。此项作业主要是必须确认,RF 仪控并不会对仿真的 GPS 讯号产生额外的不确定性。如下方图 26 所示,当重复使用相同的二进制档案时,我们所使用的 GPS 接收器将得到极高可重复性的量测。
![](http://m.amcfsurvey.com/editerupload/fetch/20130807/153561_9_6.jpg)
表15. 相同波形的各次测试,其误差亦具有极高的可重复性
回头再看表10,使用仿真 GPS 讯号的最大优点之一,即是可达到可重复的定位结果。由于此特性可让我们确认:所回报的定位信息,并不会因为设计迭代 (Iteration) 而发生变化,因此在开发的设计检验阶段中,此特性格外重要。
量测动态定位精确度
GPS 接收器测试的最后 1 种方法,即是量测接收器的追踪功能,使其在大范围的功率强度与速度中维持定位。在过去,此种测试 (往往亦为功能测试) 的常见方法之一,即是整合驱动测试与多路径衰减 (Multi-path fading) 模拟。在驱动测试 (Drive test) 中,我们使用可导入大量讯号减损 (Impairment) 的已知路径,驱动原型接收器。由于驱动测试是将自然减损套用至 GPS 卫星讯号的简单方法,因此这些量测往往亦不可重复。事实上,如GPS 卫星移动、天气条件的变化,甚至年度时间 (Time of year) 的因素,均可影响接收器的效能。
因此,目前有 1 种逐渐普及的方法,即是于驱动测试上记录 GPS 讯号,以大量讯号减损检验接收器效能。若要进一步了解设定 GPS 记录系统的方法,请参阅前述章节。而在驱动测试方案中,有多款 PXI 机箱可供选择。最简单的方式,即是使用 DC 机箱并以汽车电池进行供电。其次可使用标准的 AC 机箱,搭配转换器即可使用汽车电池供电。在此 2 种选项中,DC 机箱的耗电量较低,但亦较难以于实验室中供电。如下列所示的标准 AC 机箱使用结果,其所供电的系统则包含 1 组外接的车用电池,与 1 组 DC to AC 转换器。
电子血压计相关文章:电子血压计原理
评论