GPS测试知识介绍

GPS测试知识介绍模块硬件测试部沈峰2008-7-20GPS测试知识介绍第一节:GPS信号第二节:GPS主要测试术语第三节:目前在用测试软件GPS信号•载波:频率为fL1和fL2的射频正弦信号；•测距码：每种服务（即SPS和PPS）对应一组称为伪随机噪声（PRN）序列或PRN码二进制码。•导航数据：二进制码电文由卫星健康状态、星历（卫星位置和速度）、钟偏参数和历书（给出星座中所有卫星的降低了精度的星历）等数据组成。GPS信号结构:由3个分量组成GPS信号基准频率10.23MHzx154x120L11575.42MHzL21227.60MHzC/ACode1.023MHzP-Code10.23MHzP-Code10.23MHz÷1050比特/秒卫星轨道信息※每一颗GPS卫星发射一组无线电信号※信号由两个载波(L1与L2)及两个伪随机码(L1上的C/A码与同时调制在L1及L2上的P码或Y码)，还有一组卫星轨道信息组成备注:一种是标准定位服务(SPS:StandardPositioningService)，另一种是精密定位服务(PPS:PrecisionPositioningService)。SPS主要面向全世界的民用用户;PPS主要面向美国及其盟国的军事部门以及民用的特许用户。GPS信号频率分配:•L1是1563.42~1587.42MHz;1575.42MHz•L2是1215.60~1239.60MHz;1227.60MHz•L5是1164.45~1188.45MHz;1176.45MHzGPS信号1164159315591610126012151188121612401256130015631587MHzGalileoGLONASSGLONASSGalileoGalileoGalileoGPSGPSGPSL5,E5AL2E5BG1G2E1L1E2E6RNSSRNSSARNSARNS说明:GNSS是全球卫星导航系统的统称;RNSS是指无线电卫星导航系统;ARNS是指航空无线电导航服务.GPS导航数据信息：GPS导航电文：分为帧和子帧。子帧1、2、3每0.5分钟重复一次；子帧4、5每12.5分钟重复一次。子帧1、2、3应用于正在传输信号的那颗卫星；子帧4、5则对应于所有卫星。导航电文以50比特/秒的速率发射，比特持续时间为20ms，接收整组电文需要12.5分钟。基本的卫星星历和时钟参数每30秒重复一次。GPS信号TLMHOW卫星的时钟校正、健康状态/精度TLMHOW历书TLMHOW历书、电离层模型参数，dUTC数据TLMHOW卫星的星历参数TLMHOW卫星的星历参数12345TLMHOW卫星的时钟校正、健康状态/精度TLMHOW历书TLMHOW历书、电离层模型参数，dUTC数据TLMHOW卫星的星历参数TLMHOW卫星的星历参数12345TLMHOW卫星的时钟校正、健康状态/精度TLMHOW历书TLMHOW历书、电离层模型参数，dUTC数据TLMHOW卫星的星历参数TLMHOW卫星的星历参数12345TLMHOW卫星的时钟校正、健康状态/精度TLMHOW历书TLMHOW历书、电离层模型参数，dUTC数据TLMHOW卫星的星历参数TLMHOW卫星的星历参数12345子帧帧6121824300.51.012.5时间（秒）时间（分钟）世界范围内的用户可视卫星数的直方图(24颗基线星座,卫星仰角大于5°)GPS信号0102030405045678910111213可见卫星数500.01301010概率%GPS卫星发射状况Navstar14(PRN14):1989年2月14日Navstar13(PRN2):1989年6月10日Navstar16(PRN16):1989年8月18日Navstar19(PRN19):1989年10月21日Navstar17(PRN17):1989年12月11日Navstar18(PRN18):1990年1月24日Navstar20(PRN20):1990年3月26日Navstar21(PRN21):1990年8月2日Navstar15(PRN15):1990年10月1日Navstar23(PRN23):1990年11月26日Navstar24(PRN24):1991年7月4日Navstar25(PRN25):1992年2月23日Navstar28(PRN28):1992年4月10日Navstar26(PRN26):1992年7月7日Navstar27(PRN27):1992年9月9日Navstar32(PRN1):1992年11月22日Navstar29(PRN29):1992年12月18日Navstar22(PRN22):1993年2月3日Navstar31(PRN31):1993年3月30日Navstar37(PRN7):1993年5月13日Navstar39(PRN9):1993年7月26日Navstar35(PRN5):1993年8月30日Navstar34(PRN4):1993年11月Navstar36(PRN6):1994年3月10日Navstar(PRN3):1996年3月等等目前在轨卫星有31颗，在轨轨道卫星编号中缺少PRN1这颗卫星编号。另外可能实际测试中还会遇到129、137的卫星编号,然而有些GPSSolution对其进行-87,即常会看到42、50的卫星编号，这是由于在我们的天空中还存在日本的Multi-FunctionalSatelliteAugmentationSystem（MSAS）多功能卫星增强系统。GPS卫星发射状况GPS卫星个数确认因GPS卫星第1、2代接近额定使用寿命，所以会不断不定期的有卫星失效。每隔几个月就会发射新卫星替换。数量不注意就会数错，所以需要经常更新.截止到2004年6月5日目前GPS卫星的个数是28颗星号PRN134567891011131415第个12345678910111213星号PRN161718192021222425262728293031第个141516171819202122232425262728GPS卫星发射状况GPS卫星个数确认因GPS卫星第1、2代接近额定使用寿命，所以会不断不定期的有卫星失效。每隔几个月就会发射新卫星替换。数量不注意就会数错，所以需要经常更新.截止到2008年7月09日，目前有效工作的GPS卫星的个数是31颗星号PRN2345678910111213141516第个2345678910113112131415星号PRN17181920212223242526272829303132第个16171819202122232425262728293032Sunday,July08,200710:42AMPRN:1~31Sunday,July08,200710:42AMPRN:1~32Monday,March17,200811:10AMPRN:1~32Tuesday,March18,200811:32AMPRN:2~32GPS卫星发射状况WAAS,全名为WideAreaAugmentationSystem，即广域增强系统。WAAS是美国联邦航空局（FAA）及美国交通部为提升飞行精确度而发展出来的，因为目前单独使用GPS并无法达到联邦航空局针对精确飞行导航所设定的要求。EGNOS,即EuropeanGeostationaryNavigationOverlayService（欧洲静地星导航重叠服务）.欧洲GNSS的目标是分二步走,GNSS－1和GNSS－2，首先发展一个民间GNSS－1，其主要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强，即利用静止卫星，面向欧洲范围内的导航提供服务;然后再进一步建成GNSS－2，也就是通常说的伽利略计划，从区域性渐进地扩展成全球系统。日本的Multi-FunctionalSatelliteAugmentationSystem（MSAS）多功能卫星增强系统.AOR-E(EGNOS/PRN120)IOR-W(EGNOS/PRN126)ARTEMIS(EGNOS/PRN124)ANIKF1R(WAAS/PRN138)GALAXY15(WAAS/PRN135)MTSAT-1R(MSAS/PRN129)MTSAT-2(MSAS/PRN137)(一).NEMA(二).灵敏度(三).TTFF(四).定位精度《GPS测试术语》NEMA-0813•NMEA-NationalMarineElectronicsAssociation－－(美国)国家海洋电子协会•NEMA-0813是由美国国家海洋电子协会指定的海用电子设备接口标准及数据格式,许多GPS接收机采用这种标准作为数据输入输出格式.什么是NEMA?NEMA-0813•$GPGGA,031249.000,3110.6697,N,12124.7333,E,1,10,0.9,49.4,M,8.0,M,,0000*55•$GPGSA,A,3,21,22,12,14,24,09,15,05,30,18,,,1.8,0.9,1.5*37•$GPRMC,031249.000,A,3110.6697,N,12124.7333,E,0.09,135.21,230608,,,A*6C•$GPGGA,031250.000,3110.6698,N,12124.7333,E,1,10,0.9,48.5,M,8.0,M,,0000*52•$GPGSA,A,3,21,22,12,14,24,09,15,05,30,18,,,1.8,0.9,1.5*37•$GPRMC,031250.000,A,3110.6698,N,12124.7333,E,0.11,104.96,230608,,,A*6C•$GPGGA,031251.000,3110.6698,N,12124.7334,E,1,10,0.9,47.6,M,8.0,M,,0000*58•$GPGSA,A,3,21,22,12,14,24,09,15,05,30,18,,,1.8,0.9,1.5*37•$GPGSV,3,1,11,18,84,030,35,09,58,035,42,22,45,319,41,12,36,125,37*74•$GPGSV,3,2,11,05,36,147,37,21,33,209,39,14,25,289,21,30,21,168,34*76•$GPGSV,3,3,11,15,17,074,34,24,08,175,24,26,03,078,15*48•$GPRMC,031251.000,A,3110.6698,N,12124.7334,E,0.11,107.31,230608,,,A*64•$GPGGA,031252.000,3110.6699,N,12124.7334,E,1,10,0.9,46.8,M,8.0,M,,0000*55•$GPGSA,A,3,21,22,12,14,24,09,15,05,30,18,,,1.8,0.9,1.5*37•$GPRMC,031252.000,A,3110.6699,N,12124.7334,E,0.12,116.84,230608,,,A*6B•$GPGGA,031253.000,3110.6700,N,12124.7335,E,1,09,1.1,46.1,M,8.0,M,,0000*5C•$GPGSA,A,3,21,22,12,24,09,15,05,30,18,,,,2.1,1.1,1.7*33•$GPRMC,031253.000,A,3110.6700,N,12124.7335,E,0.10,125.55,230608,,,A*64•$GPGGA,031254.000,3110.6700,N,12124.7335,E,1,09,1.1,45.5,M,8.0,M,,0000*5CNEMA-0813NEMA-0813部分数据标准格式:符号(ASCII)定义HEXDEX说明$起始位2436语句起始位aaccc地址域前两位为TALKER识别