GPS 接收器測試

而播放訊號的功率強度，亦可達到與實(shí)時(shí)訊號相同的 C/N 值，進(jìn)而確定其所得的 TTFF 與位置精確度，將可與實(shí)時(shí)訊號產(chǎn)生相關(guān)。在下圖 21 中，我們使用的星期時(shí)間 (TOW) 值與實(shí)時(shí)「Off-the-air」訊號的 TOW 相近，而在 4 次不同的實(shí)驗下得到 TTFF 結果。

表11. 由「Off-the-air」GPS 訊號所得的 TTFF

除了量測首次定位時(shí)間之外，亦可量測 GPS 接收器所取得的經(jīng)度、緯度，與高度信息。下圖顯示相關(guān)結果。

表12. 由「Off-the-air」GPS 訊號所得的 LLA

從表11與12 中可注意到，其實(shí)透過(guò)已記錄的 GPS 訊號，即可得到合理的可重復 TTFF 與 LLA (Latitude、Longitude、Altitude) 結果。然而，由于這些量測作業(yè)的錯誤與標準誤差，僅稍微高于「Off-the-air」量測的誤差，因此幾乎可將之忽略。因為絕對精確度 (Absolute accuracy) 較高，所以可重復性亦較優(yōu)于「Off-the-air」量測作業(yè)。

仿真的 GPS 訊號

最后 1 種可進(jìn)行 TTFF 與定位精確度量測的 GPS 測試訊號來(lái)源，即為仿真的多組衛星 GPS 訊號。透過(guò) NI LabVIEW GPS 工具組，即可透過(guò)由使用者定義的 TOW、星期數，與接收器位置，仿真最多 12 組衛星。此 GPS 訊號仿真方式的主要優(yōu)點(diǎn)，即是透過(guò)可能的最佳訊噪比 (SNR) 構成 GPS 訊號。與實(shí)時(shí)/記錄的 GPS 訊號不同，依此種方法所建立的可重復訊號，其噪聲功率甚小。圖 23 即呈現了仿真多組衛星訊號的頻域。

VSA 設定

Center: 1.57542 GHZz

Span: 4 MHz

RBW: 100 Hz

Averaging: RMS, 20 Average

圖 11. 仿真多組衛星 GPS 訊號的帶內功率 (Power-in-band) 量測作業(yè)

當透過(guò)仿真的多組衛星波形測試接收器時(shí)，則可針對接收器所提供的 C/N 比值進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以再次評估所需的 RF 功率。

一旦能為 RF 功率強度進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則可接著(zhù)量測 TTFF。當量測 TTFF 時(shí)，應先啟動(dòng) RF 向量訊號產(chǎn)生器。過(guò)了 5 秒鐘之后，可手動(dòng)將接收器轉為「冷」開(kāi)機模式。一旦接收器取得定位信息，則將回報 TTFF 信息。下圖則呈現仿真 GPS 訊號的相關(guān)結果：

表13. TTFF 數值的 4 項專(zhuān)屬模擬

請注意表13中的所有仿真作業(yè)均使用相同的 LLA (Latitudes、Longitude，與 Altitude)。

此外，若要量測 TTFF，我們亦可依不同的 TOW 建立仿真作業(yè)，以計算 LLA 的精確度與可重復性。請注意，由于在數個(gè)小時(shí)之內，可用的衛星訊號將持續變化，因此必須設定多種 TOW 以測試精確度 (如表13)。而表14 則表示其 LLA 信息。

表14. 多項 TOW 仿真作業(yè)的水平精確度

在表14 中，可根據模擬的定位，計算出公尺為單位的水平錯誤。又如圖 20 所示，可透過(guò)下列等式找出錯誤：

等式 17. 仿真 GPS 訊號的定位錯誤

而針對我們所使用的接收器而言，其水平定位最大誤差為 5.2 公尺，水平定位平均誤差為 1.5 公尺。而透過(guò)表8 所示，我們所使用的接收器均可達指定的限制之內。

如先前所述，接收器的精確度，與可用的衛星訊號密不可分。也就是說(shuō)，接收器的精確度可能在數個(gè)小時(shí)內大幅變化 (衛星訊號改變)，但是其可重復性卻極小。為了確認我們的 GPS 接收器亦為如此，則可針對特定的模擬 GPS 波形執行多項測試。此項作業(yè)主要是必須確認，RF 儀控并不會(huì )對仿真的 GPS 訊號產(chǎn)生額外的不確定性。如下方圖 26 所示，當重復使用相同的二進(jìn)制檔案時(shí)，我們所使用的 GPS 接收器將得到極高可重復性的量測。

表15. 相同波形的各次測試，其誤差亦具有極高的可重復性

回頭再看表10，使用仿真 GPS 訊號的最大優(yōu)點(diǎn)之一，即是可達到可重復的定位結果。由于此特性可讓我們確認：所回報的定位信息，并不會(huì )因為設計迭代 (Iteration) 而發(fā)生變化，因此在開(kāi)發(fā)的設計檢驗階段中，此特性格外重要。

量測動(dòng)態(tài)定位精確度

GPS 接收器測試的最后 1 種方法，即是量測接收器的追蹤功能，使其在大范圍的功率強度與速度中維持定位。在過(guò)去，此種測試 (往往亦為功能測試) 的常見(jiàn)方法之一，即是整合驅動(dòng)測試與多路徑衰減 (Multi-path fading) 模擬。在驅動(dòng)測試 (Drive test) 中，我們使用可導入大量訊號減損 (Impairment) 的已知路徑，驅動(dòng)原型接收器。由于驅動(dòng)測試是將自然減損套用至 GPS 衛星訊號的簡(jiǎn)單方法，因此這些量測往往亦不可重復。事實(shí)上，如GPS 衛星移動(dòng)、天氣條件的變化，甚至年度時(shí)間 (Time of year) 的因素，均可影響接收器的效能。

因此，目前有 1 種逐漸普及的方法，即是于驅動(dòng)測試上記錄 GPS 訊號，以大量訊號減損檢驗接收器效能。若要進(jìn)一步了解設定 GPS 記錄系統的方法，請參閱前述章節。而在驅動(dòng)測試方案中，有多款 PXI 機箱可供選擇。最簡(jiǎn)單的方式，即是使用 DC 機箱并以汽車(chē)電池進(jìn)行供電。其次可使用標準的 AC 機箱，搭配轉換器即可使用汽車(chē)電池供電。在此 2 種選項中，DC 機箱的耗電量較低，但亦較難以于實(shí)驗室中供電。如下列所示的標準 AC 機箱使用結果，其所供電的系統則包含 1 組外接的車(chē)用電池，與 1 組 DC to AC 轉換器。