使用真實數(shù)據(jù)測試GPS接收機

圖2：GPS在一個窄帶解決方案中的頻譜圖。

圖2顯示出在頻率1.57542 GHz處，有一個小“凸點”。該凸點是空中GPS信號，這意味著RF前端信號已經(jīng)正確的配置過了?，F(xiàn)在，RF前端配置完，接下來是進行連續(xù)的IQ采集。通過連接大型的存儲容量，經(jīng)典的RF可記錄系統(tǒng)可以連續(xù)捕獲GPS波形長達25小時。

使用記錄下的GPS信號進行實驗

RF記錄和回放方法的最大好處之一是，你可以使用這些現(xiàn)實的數(shù)據(jù)來測試接收機。此外，你可以觀察一個接收機是如何對同一環(huán)境條件下的重復(fù)反應(yīng)。在下面的實驗中，我們觀察GPS接收機如何對相同的GPS記錄下的波形進兵不同的10次回放反應(yīng)。實驗中的接收機的具體型號是SiRFstar III芯片組。所有接收機的信息通過串聯(lián)RS232接口進行上報主機，其存儲的格式為NMEA-183。

使用可記錄GPS信號進行的一個實驗是，不斷觀察信號強度和位置間的關(guān)系。為了觀察到這個關(guān)系，我們計算了10個試驗中每個試驗的經(jīng)度和緯度的標(biāo)準方差。如果衛(wèi)星的該數(shù)據(jù)能夠影響位置精度和可重復(fù)性，我們將會看到該方差會隨著衛(wèi)星淡出視野而增大。例如，可以使用4個最高衛(wèi)星的的平均載干比作為刻畫信號條件的量度。為了訪問NMEA-183數(shù)據(jù)，你還可以跟蹤HDOP以及在視野中的衛(wèi)星個數(shù)。不過，在圖3中，存在一個信號強度和位置可重復(fù)性間的強烈相關(guān)性。

圖3：位置精度和載干比間的關(guān)系。

不同試驗的峰值偏差發(fā)生在時間為120秒時。在這一時刻標(biāo)準方差大約為2米，而其他時間里，該方差要遠遠小于1米。標(biāo)準方差的跳變與四個最高衛(wèi)星強度45 dB-Hz降到41dB-Hz現(xiàn)象同時發(fā)生。此外，位置的標(biāo)準方差直接與衛(wèi)星的載干比相關(guān)，而與移動速度沒有太多聯(lián)系。

以上的試驗突出了環(huán)境因素對接收機性能的影響。非?？赡艿氖?，當(dāng)視野中出現(xiàn)衛(wèi)星的個數(shù)突然下降時，接收機會迅速作出反應(yīng)。無論哪種方式，該試驗可以當(dāng)作是一種對GPS記錄波形的例子分析?，F(xiàn)實環(huán)境中，RF信號是存在硬盤中，你可以在未來的某個時候進行與上述形似的試驗分析。

盡管對接收機在部署環(huán)境中如城市峽谷進行驅(qū)動測試是非常普遍的，RF記錄和回放系統(tǒng)已經(jīng)成為了一種驗證RF接收機的新型解決方案。正如本文所講的，精心選擇記錄設(shè)備的RF前端，可以保證信號被捕獲而沒有引入顯著的損耗與失真。最后，通過記錄GPS波形，你可以進行廣泛的試驗。因為這些記錄的數(shù)據(jù)可以幫助你產(chǎn)生可重復(fù)的RF信號，因此很容易觀察到接收機在同樣的RF環(huán)境條件下是如何作出反應(yīng)的。