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1.GPS导航简介
NAVSTAR (Navigation Satellite Timing And Ranging),GPS (Global Positioning System) 是以卫星为基础的导航系统,最初用于军用导航,由美国国防部建立和控制。现在部分GPS功能可用于民用。 民用GPS全天候提供精度高于100米的三维定位和精确时间。GPS通过三角定位方式计算位置。当已知卫星位置、卫星至接收机的距离,多颗卫星就可以精确定位接收机。GPS通过测算时间来计算距离。 GPS系统由三部分组成 空间部分 控制部分 用户部分 空间部分 空间由空间飞行器(SV)或卫星组成,通常有24颗卫星和备用卫星。每颗卫星在20200公里高空12小时轨道上,每天以同样的地面轨迹运行。任何地点均可以看到5到12颗卫星。 6条轨道平面均匀地分布在地球周围,相互夹角60度,与赤道夹角55度。平面命名为A到F。每个轨道平面有四颗卫星,空间位置不是平均分布,临近卫星位置从31.13度至119.98度。每个平面上均有不同的卫星角度间隔。一个计算机模型计算卫星空间位置,以便在某一卫星故障时依然能够保持理想的卫星几何分布。 GPS SV 框图 GPS SV信号数据结构 每一GPS卫星发射具有独特编码签名的相同载波信号。此签名由1023位伪随机噪声(PRN)编码构成,以1 ms周期重复发射。PRN码与50bit/s的导航数据异或计算。合成的编码以BPSK方式调制1575.42MHz载波。最终产生扩频信号。 控制部分 在全球分布有6个未命名的监测站。每一监测站连续监测和接收GPS卫星发出的信息,并传送轨道和时钟信息至主控制站。五个控制站(除Hawaii外)可向GPS卫星上载信息。Colorado Springs被用于主控制站(MCS)。MCS从其它监测站连续接收GPS卫星、轨道和时钟信息。MCS对数据进行必要的精确修正,并通过地面天线向GPS卫星发送历书(ephemeris)信息。 GPS控制部分的作用: 通过非经常的、指令控制的小动作运动,使卫星保持正确的运行轨道 修正和调整卫星时钟和数据 跟踪GPS卫星,生成并上载导航数据至每颗卫星 在卫星故障时调制卫星位置以减小影响 用户部分 GPS卫星发射的信号使GPS接收机可以计算时间和距离。GPS接收机仅接收信号,不发射信号。GPS发射的信号具有两个频率:L1(1575.42MHz)和L2 (1227.6MHz)。L1频段可用于民用,L2频段主要用于军用。 GPS现代化 GPS系统现代化进程正在布署,增加了新的信号,以提高精度和完整性。 GPS现化代信号 L2CS L2CS提供了L2频率的民用信号。由于硬件结构不同,它仅在名为Block IIR-M及之后的卫星上发射。L2CS信号用于增强导航精度、快速跟踪和抗干扰。不同于C/A码,L2CS包含两组不同的PRN码序列:民用中等长度码(CM码)和民用长码(CL码)。CM码有10230位长,20ms重复一次。CL码长度767250位,1500ms重复一次。它们的传输速率均为5115500位/秒,两种编码总计速率1023000位/秒。CM码由导航信息CNAV调制,CL码无数据调制,因此其相关性可以比L1 C/A码高24dB,更易于信号跟踪。 L5 民用生命安全信号随GPS IIF(2009)开始发布。两组PRN码在L5载波上发射:同相码(I5)和正交码(Q5),长度无为10230位,速率10.23MHz(1ms重复)。I5为10位Neuman-Hofman码以1KHz调制,Q5为20位Neuman-Hofman以1KHz调制。L5加载导航数据,Q5无数据加载。 改进的信号结构增强系统的性能 比L1和L2更高的发射功率 宽带宽提供更高的增益 使用了海事无线电导航服务频段(1176.45MHz) L1C 民用信号,在L1频段广播。PRN码长度10230位,速率1.023Mbps,包括训练载波和数据载波,如L2C。使用BOC调制方式。将增强与Galileo L1波段信号协同工作的能力。 M码(军用) (略) |
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2.伽利略导航简介
Galileo是欧洲全球导航卫星系统,为民用提供高精度、具有保证的全球定位服务。标准的双频配置,可提供精度达1米的定位。伽利略系统保证在除极端情况外的各种环境下服务,使其适用于安全性要求高的应用,如运行的火车、导航车和着陆的飞机。 首颗试验卫星于2003年发射。2005和2008各发射一颗测试卫星。2010和2011计划发射4颗IOV卫星。伽利略全部运行将包括30颗卫星(27颗运行+3颗备用),在3个距离地面23222Km的中距轨道运行,与赤道夹角56度。 数量众多的卫星、优化的星座位置及3颗备用星,使得单颗卫星故障不会影响用户使用。通过使用BOC(二进制偏移载波)威廉希尔官方网站 ,减少了与GPS BPSK信号的相互干扰。 地面部分: 2个Galileo控制中心,位于欧洲,功能包括轨道控制、完整性和任务控制、卫星控制、服务产品、精确时间设备(PTF) 15个Galileo上行站:位于全球各地,5个Telemertry、Telelcommand和Tracking站,9个任务上行站 30个Galileo监测站:位于全球各地,监视卫星导航信号服务质量 Galileo服务包括: OS(开放服务):免费发射,最大的用户群,提供时间和定位(1米精度) CS(商用服务,加密):高数据速率,定位精度达厘米。确保为付费者的服务。 SoL(生命安全):开放服务,用于对精度要求高的应用,提供完整性信息。 PRS(公共管理服务,加密):在危急时刻仍然能提供服务,主要客户为***机构 SAR(搜救服务):收集遇险信标位置信息,可发送反馈信息,确认救援正在路上。 Galileo信号 |
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3.Aeroflex GPS测试产品简介
Aeroflex提供有两款GPS仿真测试设备: 单星测试设备:GPS-101 6星/12星测试设备:GPSG-1000 GPS-101全球定位模拟器能够对全球卫星定位(GPS)系统接收机进行精确和可重复的测试。这种测试能力通过模拟一颗全球定位卫星,并生成一个特定的卫星(SV)和导航(NAV)数据码型来实现。结合远程载入的GPS星历信息和RF电平/频率控制,GPS-101为验证GPS系统操作完整性提供了一款轻松便携的测试解决方案。 快速验证GPS接收机的操作完整性 可选择卫星(SV)数据和导航(NAV)数据 可调整RF电平,范围从-85 dBm至-145 dBm,步长为1 dB 多普勒频移控制使操作人员可以选择大约4 kHz的载波频移 使用实时时钟存储GPS星历 直接(或通过天线耦合器)连接接收机 采用电池供电,轻巧便携 GPSG-1000 是一种可通过软件升级的单载波、多信道模拟器,便携式、电池供电,具有6通道和12通道两种配置。拥有6信道配置的 GPSG-1000 提供三维位置模拟,其中五个信道支持 RAIM 运行,一个信道用于 SBAS、WAAS 或 EGNOS 模拟。12信道配置具有与6信道单元相同的功能,并增加了六个信道。从而可选择对可见人造卫星(SV)进行任意组合。 模拟 GPS 信号:L1、L1C、L2C、L5 模拟 Galileo 信号:E1、E5、E5a、E5b、E6 同时模拟 GPS/Galileo 信号 模拟 SBAS 卫星 WAAS/EGNOS L1、L5 MSAS GAGAN 静态模拟或通过航路点录入系统模拟多航段动态位置 6或12信道配置,提供升级服务 (支持RAIM) 可编程人造卫星 (SV) 参数和健康状况 用户或 UTC 基准时间和日期 直接连接接收机或利用天线耦合器工作 配有直观用户界面的超大触摸屏显示器 远程控制接口 USB/LAN NMEA 0183 数据输入 |
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4.GPSG-1000测试应用
4.1 连接方式 电缆直接连接:GPSG-1000内部具有隔直模块,不需外置 耦合器连接:GPSG-1000标配的耦合器具有屏蔽功能,不需要屏蔽室 4.2 GPS接收机通讯 一些GPS接收机具有维护界面,可提供NMEA-183语句,用户可以看到SV的参数。使用GSA语句可以检测GPS接收机是否定位从而进行TTFF(首次定位时间)测试。 4.3 灵敏度测试 4.3.1 跟踪灵敏度:接收机能够收到单颗星的最小接收电平 将GPSG-1000与接收机耦合,从SV列表中选择仰角接近90度的卫星,设置为ON,其它卫星设置为OFF。改变电平,使接收机C/N值达到特别设定值,此时电平为跟踪灵敏度。 4.3.2 捕获灵敏度:接收机能够进行静止定位的最小接收电平 将GPSG-1000与接收机耦合,将SV列表中的卫星全部设置为ON。逐渐改变电平,使接收机实现定位,此时电平为捕获灵敏度。 4.4 初次定位时间(TTFF)和定位精度测试 根据接收机保存的星历、历书和位置信息的状态不同,GPS信号强度不同,初次定位时间也不同,测试分为冷启动、温启动和热启动。 4.4.1 冷启动 GPS接收机没有保存有效的星历、历书和位置信息,需要依次通过GPS卫星信号下载星历、历书和位置信息。这需要几分钟时间。 4.4.2 温启动 GPS接收机保存有近1周内的星历信息,但没有有效的历书信息。如果接收机的时间误差在20秒以内,位置误差在100公里以内,温启动时间通常在60秒以内,有时会是非常短的时间。 注:历书4小更新一次。如果GPS接收机没有温启动功能,可以使其历书过期进行测试。 4.4.3 热启动 GPS接收机保存有最新的星历和历书信息,关机时间小于2小时,位置移动小于100米,则热启动时间通常会在0.5秒至20秒。 4.4.4 TTFF测量精度 由于卫星每12小时围绕地球一周,卫星的位置和角度在不断变化,TTFF与卫星分布、角度、信号强度都有关系,因此需要设置不同的UTC时间测试,以验证不同环境下性能。 4.4.5 位置精度 同样,GPS卫星的空间分布、角度和强度也会影响到位置精度,测试位置精度时,也需要在不同UTC时间下进行,从而得到更准确的测试结果。 4.5 接收机自体完好性监控(RAIM)测试与SV几何分布 具有RAIM功能的接收机需要至少5颗卫星,通过比较不同卫星组合方式测定的位置,判断定位的可靠性并适时发出警告。 GPSG-1000可以提供6颗或12颗卫星信号,用户可以通过以下方式改变SV几何分布,降低定位精度,从而启动接收机RAIM警告功能: 选择低仰角卫星,其它卫星设置为非健康状态BAD 选择卫星使其在一个小范围内,夹角小,其它卫星设置为BAD状态 设置极点位置:GPS卫星的轨道产生了6个极点区域,这些区域上空卫星稀少,可视卫星的仰角低,定位精度差 4.6 辅助GPS(A-GPS)测试 手机内置的GPS接收机可由基站向其传送星历、历书和其它辅助数据,使其更加快速地定位。 GPSG-1000的A-GPS选件可用于与aeroflex 4400或其它CDMA/GSM手机测试仪协同工作,对内置GPS接收功能手机进行A-GPS协议的全面测试。 GPSG-1000要由用户产生62.5分钟的场景,或5个导航信息。这些数据文件由实时仿真软件产生,通过远程控制由网口传送。GPSG-1000可以存储场景和相应的文件。这些文件包括: Acquisition: 时间标记数据 Processed Navigation Data: 带时间标记的星历和历书数据,使用工程单位 Raw Navigation Data: (5 messages) 用于灵敏度协助 4400使用这三个带有时间标记的文件,产生协助数据,并传送给被测手机。4400通过网口控制GPSG-1000仿真,并通过硬件触发仿真。GPSG-1000的外部10MHz时钟由4400提供,使得射频信号与4400内部用于仿真的数据同步。 |
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只有小组成员才能发言,加入小组>>
4653个成员聚集在这个小组
加入小组17626.6标准中关于CDN的疑问?以及实际钳注入测试中是否需要对AE和EUT同时接CDN?
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