基于GPS接收机性能验证测试方案

全球定位系统（GPS）接收机技术自从1983年免费开放民间使用以来，已得到了广泛应用，如今从手机到个人导航设备（PND），再到照相机和带有RFID标签的其他同类产品，电子世界到处都有GPS的身影。

尽管GPS技术日益普及，但是GPS接收机制造商、OEM集成商仍在为如何验证GPS接收机性能的标准测试而烦恼。无论是验证GPS接收机整机的功能，还是客观地测量各种GPS IC的性能，都需要一个能够重复执行精确测量的可控环境（比如屏蔽室）。大多数情况下，制造商使用天线来接收实际的GPS卫星信号，但往往这样的测试，由于受到复杂的气候影响，电离层延迟，多径衰减等因素，使得测量可重复性非常差，尽管耗费了很多人力和时间，却很难得到一个真实而精准的数据。

为了帮助GPS制造商解决上述难题，深圳摩尔实验室（MORLAB）引进了Agilent公司的GPS接收机测量系统，此系统配合摩尔实验室的测试环境，可以有效帮助GPS接收机制造商进行接收机性能验证测试。

该系统具有一下功能：

１. 可提供多卫星GPS配置（最多８颗卫星）；

２. 信号可仿真实际场景（多个城市的场景）；

３. 可提供实时卫星数据（与发送多普勒频移和导航信息的卫星同步）；

４. 可调整可见卫星数量（１颗到８颗）；

５. 可使用SCPI命令进行自动波形回放；

６. 可配合5515C等设备完成A-GPS部分的模拟；

MORLAB的GPS接收机性能验证测试方案主要包括以下测试，性能测试部分主要采用传导的测试方式，测试配置如图1所示：

图1 测试配置

性能测试项目包括以下内容：

1.首次定位时间（TTFF）

此项测试的目的是测量GPS接收机从冷启动到实现GPS导航定位所需要的时间。冷启动是指接收机在不使用当前星历表数据的情况下开机。通常可通过关闭接收机至少２小时，或者使其星历数据在相隔1000公里以上的两个距离间进行切换，来实现冷启动。TTFF是指GPS接收机从开机（接通电源）到通过仿真获得第一个有效的3D导航数据点之间间隔的时间。

2. 热启动到首次定位时间

此项测试的目的是测量GPS接收机从热启动到实现首次GPS导航定位所需的时间，热启动一般可以通过将先前出于开机状态的接收机关闭一段时间，然后再启动来实现。

3.重新捕获时间

此项测试的目的是确定在正常工作期间，所有GPS信号出现短暂阻断后，GPS接收机重新捕获导航定位所需的时间。实现信号阻断通常通过断开卫星信号模拟器至接收机的馈线实现。

4.静止导航精度

此项测试的目标是确定接收机定位仿真位置的精度。在此项测试中，使用静止场景作为GPS仿真信号。

5.射频干扰

此项测试的目的是确定GPS接收机再输入端接收到干扰信号时保持正常工作的能力。图2显示了测试配置，

图2 射频干扰测试配置

6.接收机灵敏度

此项测试的目的是通过在各种GPS信号功率电平下信号强度（C/N,载噪比），来验证接收机的灵敏度。

注意：一般来讲，上述测试需要收集至少20个有效采样，然后分析数据，得到最终结果。为了保证测试不受到其他影响，提高测试可重复性，所有测试在屏蔽室内完成。