3) 当记录实时数据后,RF 产生器用于模拟星期时间 (Time-of-week,TOW) 所得的仿真数据用此 3 笔不同的数据源测试接收器,可让各个数据源的量测作业均具备可重复特性,且均相互具备相关性。
若要获得最佳结果,则所选择的记录位置,应让卫星不致受到周遭建筑物的阻碍。我们选择 6 层楼停车场的顶楼进行测试,以无建物覆盖的屋顶尽可能接触多组卫星讯号。透过 GPS 芯片组的多个开机模式,均可执行 TTFF 量测作业。以 SIRFstarIII 芯片组为例,即可重设接收器的出厂、冷启动、热启动,与热开机模式。下方所示即为接收器执行相关测试的结果。
若要量测水平定位的精确度,则必须根据经、纬度信息进而了解相关错误。由于这些指数均以「度」表示,因此可透过下列等式转换之:
等式 16. 计算 GPS 的定位错误
请注意该等式中的 111,325 公尺 (111.325 公里),即等于地球圆周的 1 度 (共 360 度)。此指数是根据地球圆周 360 x 111.325 km = 40.077 km 而来。
请注意该等式中的 111,325 公尺 (111.325 公里),即等于地球圆周的 1 度 (共 360 度)。此指数是根据地球圆周 360 x 111.325 km = 40.077 km 而来。
表9.「Off-the-air」GPS 讯号的 TTFF 与最大 C/N 比值
根据初始的 「Off-the-air」结果,则可发现 GPS 接收器在标准的 3 秒误差内,可达到 33.2 秒的 TTFF。这些量测结果均位于 TTFF 规格的容错范围内。而更重要的,即是可透过仿真与记录的 GPS 数据,进而比较量测结果与实际结果。
根据上列线性误差等式,即可计算各次量测的线性标准误差
表10. 由「Off-the-air」GPS 讯号所得的 LLA
请注意,若要将「Off-the-air」GPS 讯号、仿真讯号,与播放讯号进行相关,则必须先进行「Off-the-air」讯号功率的相关性。当进行 TTFF 与定位精确度量测时,RF 功率强度基本上不太会影响到结果。因此,必须比对「Off-the-air」、仿真,与记录 GPS 讯号的 C/N 比值,即可进行 RF 功率的相关性作业。
虽然可透过实时讯号量测 TTFF 与定位误差,但是这些量测作业往往不可重复;如同卫星均持续环绕地球运行,而非固定不动。进行可重复 TTFF 与定位精确度的量测方式之一,即是使用已记录的 GPS 讯号。此章节将接着说明应如何透过已记录的 GPS 讯号,以进行实时 GPS 讯号的相关作业。
已记录的 GPS 讯号,可透过 RF 向量讯号产生器再次产生。由于必须播放讯号,则校准 RF 功率强度最简单的方法,即是比对实时与记录的 C/N 值。当获得「Off-the-air」讯号时,则可发现所有实时讯号的 C/N 峰值均约为 47 ~ 49 dB-Hz 之间。
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。
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。
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。
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。
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