概略
从波音747客机的导航操作、轿车驾驭每天都会运用的GPS导航体系，到寻宝者要找到深藏于森林某处的瑰宝，GPS技能现已敏捷融入于多种运用中。
合理立异技能不断提高GPS接收器效能的一起，相关的技能特性亦越来越完好。时至今日，软件乃至可树立GPS波形，以准确仿真实践的信号。除此之外，仪器总线技能亦不断提高，现在即可透过PXI仪控功用，以记载并播映实时的GPS信号。
介绍
因为GPS技能已于一般商用商场逐步遍及，因而多项规划均着眼于提高相关特性，如：
1)下降耗电量
2)可寻觅弱小的卫星信号
3)较快的撷取次数
4)更准确的定位功用
透过此运用阐明，将可了解进行多项GPS接收器丈量的办法：灵敏度、噪声系数、定位准确度、初次定位时刻，与方位差错。此篇技能文件是要能让工程师完全了解GPS的丈量技能。对刚开始触摸GPS接收器丈量作业的工程师来说，可对常见的丈量作业略知一二。若工程师已具有GPS丈量的相关经历，亦可透过此篇技能文件开始了解新的仪控技能。此篇运用阐明将分为下列数个阶段：
1.GPS技能的根底
2.GPS丈量体系
3.常见丈量概述
a.灵敏度
b.初次定位时刻(TTFF)
c.定位准确度与重复性
d.追寻准确度与重复性
每个阶段均将供给数项实作诀窍与技巧。更重要的是，读者可将自己的成果与GPS接收器取得的成果进行比较。透过自己的成果、接收器的成果，再调配理论丈量的成果，即可进一步检视自己的丈量数据。
GPS导航体系介绍
全球定位体系(GPS)为空间架构的无线电导航体系，本由美国空军所研制。尽管GPS原是开发做为军事定位体系之用，却也对民间发生重要影响。事实上，您现在就或许在车辆、船只，乃至移动电话中运用GPS接收器。GPS导航体系包括由24组卫星，均以L1与L2频带(Band)进行多重信号的传输。透过1.57542GHz的L1频带，各组卫星均发生1.023MchipsBPSK(二进制相位键移)的展频信号。展频序列则运用称为C/A(coarse acquisition)码的虚拟随机数(PN)序列。尽管展频序列为1.023Mchips，但实践的信号数据传输率为50Hz[1].在体系的原始布署作业中，一般GPS接收器可达20~30公尺以上的准确度差错。此种差错肇因于美国军方依安全理由所附加的随机频率差错所造成的。但是，此称为选择性牢靠度(Selective availability)差错信号源，已于2000年5月2日撤销。在今日，接收器的最大差错不超越5公尺，而一般差错已降至1~2公尺。
不论是L1或L2(1.2276GHz)频带，GPS卫星均会发生所谓的“P码”隶属信号。此信号为10.23MbpsBPSK的调变信号，亦运用PN序列做为展频码。军方即透过P码的传输，进行更准确的定位作业。在L1频带中，P码是透过C/A码进行反相位(Outofphase)的90度传输，以保证可于相同载波上测得此2种信号码[2].P码于L1频带中可达-163dBW的信号功率;于L2频带中可达-166dBW.相对来说，若在地球表面的C/A码，则可于L1频带中到达最小-160dBW的播送功率。
GPS导航信号
针对C/A码来说，导航信号是由数据的25个结构(Frame)所构成，而每个结构则包括1500个位[2].此外，每组结构均可分为5组300个位的子结构。当接收器撷取C/A码时，将消耗6秒钟撷取1个子结构，亦即1个结构有必要消耗30秒钟。请注意，其实某些较为深化的丈量作业，才有或许真实花费30秒钟以撷取完好结构;咱们将于稍后评论之。事实上，30秒钟仅为撷取完好结构的均匀最短时刻;体系的初次定位时刻(TTFF)往往超越30秒钟。
为了进行定位作业，大多数的接收器均有必要更新卫星星历(Almanac)与星历表(Ephemeris)的信息。该笔信息均包括于人造卫星所传输的信号数据中，，而每个子结构亦包括专属的信息集。一般来说，咱们可透过子结构的类别，从而辨识出其中所包括的信息[2][7]：
Sub-frame1：包括时序批改(Clock correction)、准确度，与人造卫星的运作景象
Sub-frame2-3：包括准确的轨迹参数，可计算卫星的的确方位
Sub-frames4-5：包括大略的卫星轨迹数据、时序批改，与运作信息。
而接收器有必要透过卫星星历与星历表的信息，才能够进行定位作业。一旦得到各组卫星的的确间隔，则高阶GPS接收器将透过简略的三角表达式(Triangulation algorithm)回传方位信息。事实上，若能整合虚拟间隔(Pseudorange)与卫星方位的信息，将可让接收器准确辨认其方位。
不论是运用C/A码或P码，接收器均可追寻最多4组人造卫星，进行3D定位。追寻人造卫星的进程极为杂乱，不过简略来说，便是接收器将透过每组卫星的间隔，预算出自己的方位。因为信号是以光速(c)，或为299，792，458m/s跋涉，因而接收器可透过下列等式计算出与人造卫星之间的间隔，即称为“虚拟间隔(Pseudorange)”：
等式1.“虚拟间隔(Psedorange)”为时刻间隔(Time interval)的函式[1][4]
接收器有必要将卫星所传送的信号数据进行译码，才能够取得定位信息。每个卫星均针对其方位进行播送(Broadcasting)，接收器跟着透过每组卫星之间的虚拟间隔差异，以决议自己的的确方位[8].接收器所运用的三角丈量法(Triangulation)，可由3组卫星进行2D定位;4组卫星则可进行3D定位。
设定GPS丈量体系
测验GPS接收器的主要产品，为1组可仿真GPS信号的RF矢量信号发生器。在此运用阐明中，读者将可了解应怎么运用NI PXI-5671与NI PXIe-5672RF矢量信号发生器，以到达丈量意图。此产品并可调配NI GPS东西组，以模仿1~12组GPS人造卫星。
完好的GPS丈量体系亦应包括多种不同配件，以达最佳效能。举例来说，外接的固定式衰减器(Attenuator)，可提高功率准确度与噪声层(Noise floor)的效能。此外，依据接收器是否支撑其直接输入埠的DC偏压(Bias)，某些接收器亦或许需求DC阻绝器(Blocker)。下图即为GPS信号发生的完好体系：
