GPS接收器测试

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。

Off-The-Air GPS

以「Off-the-air」方式量测接收器的 TTFF 时，即是将接收器直接连至天线达到最不精确的方式。由于此量测作业可针对已记录与仿真的 GPS 讯号，进而校准自动化量测作业，因此亦具有一定的重要性。除此之外，亦可针对 SIRFstar III 芯片组进行程序设计，让接收器进入冷启动模式，且以接收器所得到的 TTFF 值进行所有量测作业。请注意，GPS 接收器一般指定为 32.6 秒的冷启动 TTFF 时间。在我们的量测作业中，则得到下列结果：

图 19.「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。

图 20. 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。

已记录的 GPS 讯号

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。

图 21. 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。

图 22. 由「Off-the-air」GPS 讯号所得的 LLA

从图 21 与 22 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。

仿真的 GPS 讯号

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。

VSA 设定

Center: 1.57542 GHZz

Span: 4 MHz

RBW: 100 Hz

Averaging: RMS, 20 Average

图 23. 仿真多组卫星 GPS 讯号的带内功率 (Power-in-band) 量测作业

当透过仿真的多组卫星波形测试接收器时，则可针对接收器所提供的 C/N 比值进行关联，以再次评估所需的 RF 功率。

一旦能为 RF 功率强度进行关联，则可接着量测 TTFF。当量测 TTFF 时，应先启动 R