GPS 接收器測試

而播放訊號的功率強度，亦可達到與實時訊號相同的 C/N 值，進而確定其所得的 TTFF 與位置精確度，將可與實時訊號產生相關。在下圖 21 中，我們使用的星期時間 (TOW) 值與實時「Off-the-air」訊號的 TOW 相近，而在 4 次不同的實驗下得到 TTFF 結果。

表11. 由「Off-the-air」GPS 訊號所得的 TTFF

除了量測首次定位時間之外，亦可量測 GPS 接收器所取得的經度、緯度，與高度信息。下圖顯示相關結果。

表12. 由「Off-the-air」GPS 訊號所得的 LLA

從表11與12 中可注意到，其實透過已記錄的 GPS 訊號，即可得到合理的可重復 TTFF 與 LLA (Latitude、Longitude、Altitude) 結果。然而，由于這些量測作業的錯誤與標準誤差，僅稍微高于「Off-the-air」量測的誤差，因此幾乎可將之忽略。因為絕對精確度 (Absolute accuracy) 較高，所以可重復性亦較優于「Off-the-air」量測作業。

仿真的 GPS 訊號

最后 1 種可進行 TTFF 與定位精確度量測的 GPS 測試訊號來源，即為仿真的多組衛星 GPS 訊號。透過 NI LabVIEW GPS 工具組，即可透過由使用者定義的 TOW、星期數，與接收器位置，仿真最多 12 組衛星。此 GPS 訊號仿真方式的主要優點，即是透過可能的最佳訊噪比 (SNR) 構成 GPS 訊號。與實時/記錄的 GPS 訊號不同，依此種方法所建立的可重復訊號，其噪聲功率甚小。圖 23 即呈現了仿真多組衛星訊號的頻域。

VSA 設定

Center: 1.57542 GHZz

Span: 4 MHz

RBW: 100 Hz

Averaging: RMS, 20 Average

圖 11. 仿真多組衛星 GPS 訊號的帶內功率 (Power-in-band) 量測作業

當透過仿真的多組衛星波形測試接收器時，則可針對接收器所提供的 C/N 比值進行關聯，以再次評估所需的 RF 功率。

一旦能為 RF 功率強度進行關聯，則可接著量測 TTFF。當量測 TTFF 時，應先啟動 RF 向量訊號產生器。過了 5 秒鐘之后，可手動將接收器轉為「冷」開機模式。一旦接收器取得定位信息，則將回報 TTFF 信息。下圖則呈現仿真 GPS 訊號的相關結果：

表13. TTFF 數值的 4 項專屬模擬

請注意表13中的所有仿真作業均使用相同的 LLA (Latitudes、Longitude，與 Altitude)。

此外，若要量測 TTFF，我們亦可依不同的 TOW 建立仿真作業，以計算 LLA 的精確度與可重復性。請注意，由于在數個小時之內，可用的衛星訊號將持續變化，因此必須設定多種 TOW 以測試精確度 (如表13)。而表14 則表示其 LLA 信息。

表14. 多項 TOW 仿真作業的水平精確度

在表14 中，可根據模擬的定位，計算出公尺為單位的水平錯誤。又如圖 20 所示，可透過下列等式找出錯誤：

等式 17. 仿真 GPS 訊號的定位錯誤

而針對我們所使用的接收器而言，其水平定位最大誤差為 5.2 公尺，水平定位平均誤差為 1.5 公尺。而透過表8 所示，我們所使用的接收器均可達指定的限制之內。

如先前所述，接收器的精確度，與可用的衛星訊號密不可分。也就是說，接收器的精確度可能在數個小時內大幅變化 (衛星訊號改變)，但是其可重復性卻極小。為了確認我們的 GPS 接收器亦為如此，則可針對特定的模擬 GPS 波形執行多項測試。此項作業主要是必須確認，RF 儀控并不會對仿真的 GPS 訊號產生額外的不確定性。如下方圖 26 所示，當重復使用相同的二進制檔案時，我們所使用的 GPS 接收器將得到極高可重復性的量測。

表15. 相同波形的各次測試，其誤差亦具有極高的可重復性

回頭再看表10，使用仿真 GPS 訊號的最大優點之一，即是可達到可重復的定位結果。由于此特性可讓我們確認：所回報的定位信息，并不會因為設計迭代 (Iteration) 而發生變化，因此在開發的設計檢驗階段中，此特性格外重要。

量測動態定位精確度

GPS 接收器測試的最后 1 種方法，即是量測接收器的追蹤功能，使其在大范圍的功率強度與速度中維持定位。在過去，此種測試 (往往亦為功能測試) 的常見方法之一，即是整合驅動測試與多路徑衰減 (Multi-path fading) 模擬。在驅動測試 (Drive test) 中，我們使用可導入大量訊號減損 (Impairment) 的已知路徑，驅動原型接收器。由于驅動測試是將自然減損套用至 GPS 衛星訊號的簡單方法，因此這些量測往往亦不可重復。事實上，如GPS 衛星移動、天氣條件的變化，甚至年度時間 (Time of year) 的因素，均可影響接收器的效能。

因此，目前有 1 種逐漸普及的方法，即是于驅動測試上記錄 GPS 訊號，以大量訊號減損檢驗接收器效能。若要進一步了解設定 GPS 記錄系統的方法，請參閱前述章節。而在驅動測試方案中，有多款 PXI 機箱可供選擇。最簡單的方式，即是使用 DC 機箱并以汽車電池進行供電。其次可使用標準的 AC 機箱，搭配轉換器即可使用汽車電池供電。在此 2 種選項中，DC 機箱的耗電量較低，但亦較難以于實驗室中供電。如下列所示的標準 AC 機箱使用結果，其所供電的系統則包含 1 組外接的車用電池，與 1 組 DC to AC 轉換器。