GNSS接收機(jī)測(cè)試解決方案.pdf

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1、GNSS接收機(jī)測(cè)試解決方案——KingCable深圳金凱博電子科技有限公司2012-2-13目錄：：：：一、GNSS系統(tǒng)概述1.1GNSS介紹1.2GPS系統(tǒng)1.3GPS信號(hào)測(cè)試的基本要求二、GNSS傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)2.1GNSS測(cè)試所面臨的問題2.2Agilent的GNSS測(cè)試解決方案2.3Spirent的GNSS測(cè)試解決方案2.4LitePoint的GNSS測(cè)試解決方案三、KingCable的GNSS測(cè)試解決方案3.1KingCable公司介紹3.2KingCable的GNSS測(cè)試解決方案3.3KingCable的GNSS測(cè)試解決方案優(yōu)勢(shì)一一一、一

2、、、、GNSS系統(tǒng)概述1.1GNSS介紹GNSS是GlobalNavigationSatelliteSystem的縮寫。中文譯名為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。目前，GNSS包含了美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的Galileo系統(tǒng)、中國(guó)的Compass(北斗)，全部建成后其可用的衛(wèi)星數(shù)目達(dá)到100顆以上，截止2011年10月，歐盟的Galileo系統(tǒng)、中國(guó)的Compass(北斗)還未進(jìn)入大規(guī)模的民用階段。早在20世紀(jì)90年代中期開始，歐盟一直在致力于一個(gè)雄心勃勃的民用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)計(jì)劃，稱之為GlobalNavigationSatelliteSy

3、stem。該計(jì)劃分兩步實(shí)施：第一步是建立一個(gè)綜合利用美國(guó)的GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)的第一代全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(當(dāng)時(shí)稱為GNSS-1，即后來建成的EGNOS)；第二步是建立一個(gè)完全獨(dú)立于美國(guó)的GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)之外的第二代全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，即正在建設(shè)中的Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。由此可見，GNSS從一問世起，就不是一個(gè)單一星座系統(tǒng)，而是一個(gè)包括GPS、GLONASS、Compass、Galileo等在內(nèi)的綜合星座系統(tǒng)。眾所周知，衛(wèi)星是在天空中環(huán)繞地球而運(yùn)行的，其全球性是不言而喻的；而全球?qū)Ш绞窍鄬?duì)于陸基區(qū)域性導(dǎo)航

4、而言，以此體現(xiàn)衛(wèi)星導(dǎo)航的優(yōu)越性。1.2GPS系統(tǒng)4大全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)：美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟Galileo的和中國(guó)的北斗，其中GPS系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，下面主要針對(duì)GPS系統(tǒng)來展開敘述。GPS系統(tǒng)由三大部分組成：空間部分、控制部分和用戶部分。空間部分是GPS人造衛(wèi)星的總稱，人造衛(wèi)星平均高度約20200Km，運(yùn)行軌道是一個(gè)橢圓，地0球位于該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，運(yùn)行周期約為12小時(shí)，在6個(gè)傾角約55的軌道面上不平均地分布著近30顆導(dǎo)航衛(wèi)星，部分為備用衛(wèi)星。在GPS系統(tǒng)中，衛(wèi)星是動(dòng)態(tài)的已知點(diǎn)，用戶端所有的導(dǎo)航定位信息都是依據(jù)這個(gè)動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)

5、發(fā)送的“星歷”計(jì)算得到的。GPS星歷，實(shí)際上是一系列描述GPS衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及軌道的實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)。民用GPS模塊所接收到的廣播星歷是由GPS衛(wèi)星以擴(kuò)頻通信方式通過導(dǎo)航電文直接向用戶播發(fā)的用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的預(yù)報(bào)星歷，在不同的載波上以不同的速率廣播民用的偽隨即碼C/A碼星歷和軍用的P碼星歷。我們常說的GPS定為模塊/接收機(jī)稱為用戶部分，接收、解調(diào)衛(wèi)星的廣播C/A碼信號(hào)，中心頻率為1575.42MHz，通過運(yùn)算與每個(gè)衛(wèi)星的偽距離，采用距離交會(huì)法求出接收機(jī)的經(jīng)度、緯度、高度和時(shí)間修正量這四個(gè)參數(shù)，特點(diǎn)是點(diǎn)位速度快、但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛(wèi)星參與計(jì)算

6、，稱為3D定位。GPS模塊通過串行通信口不斷輸出NMEA格式的定位信息及輔助信息，供接收者選擇應(yīng)用。仍然是以GPS為例，GPS信號(hào)頻率為：L1：1575.42MHz，上有C/A碼和P碼L2：1227.6MHz，上僅有P碼C/A碼是用于跟蹤、鎖定和測(cè)量的偽隨機(jī)噪聲碼，它由m序列優(yōu)選對(duì)組合碼組成的GOLD碼。GPS采用GOLD碼作為C/A碼的主要原因其優(yōu)點(diǎn)在于廣泛用于多址通信，但C/A碼精度較低，碼結(jié)構(gòu)是公開的，可供GPS設(shè)備使用。P碼是GPS的精測(cè)碼，碼速率為10.23MHz，由兩個(gè)偽隨機(jī)噪聲碼相乘構(gòu)成的，由兩級(jí)12位移位寄存器構(gòu)成。P碼的碼長(zhǎng)為6.

7、19*1012，所以在不知道P碼結(jié)構(gòu)的情況下，是無法捕獲P碼的，美國(guó)國(guó)防部又實(shí)行了AS政策，在P碼上又增加了極度保密的W碼，絕對(duì)禁止非特許用戶使用。GPS衛(wèi)星信號(hào)L波段，其調(diào)制波是衛(wèi)星電文和偽隨機(jī)噪聲碼的組合碼。GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文D碼，是一種不歸零的二進(jìn)制碼組成的編碼脈沖串，其速率是50bps。為了克服通訊距離上的問題，同時(shí)要將信號(hào)發(fā)送給用戶，需要作二級(jí)調(diào)制。首先，將50Hz的D碼調(diào)制成一種偽隨機(jī)噪聲碼，這種碼被稱為P碼，碼速率高達(dá)10.23MHz。D碼調(diào)制成P碼形成一個(gè)組合碼，使得D碼的頻帶帶寬從50Hz擴(kuò)展到10.23MHz。即GPS衛(wèi)星

8、原發(fā)送的50bps的D碼，轉(zhuǎn)為發(fā)送10.23Mbps的組合碼，第二級(jí)再用組合碼去調(diào)制載波。偽隨機(jī)碼性能的好壞，直接關(guān)系到整