GPS接收机灵敏度.docx
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GPS接收机灵敏度.docx
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GPS接收机灵敏度
1GPS 接收机的灵敏度定义
随着GPS 应用范围的不断扩展,对GPS 接收机的灵敏度要求也越来越高,高灵敏度的接收性能可以令接收机在室内或其它卫星信号较弱的场景下仍然能够实现定位和跟踪,大大拓展了GPS 的使用范围。
作为GPS 接收机最为重要的性能指标之一,高灵敏度一直是各个GPS 接收模块孜孜以求的目标。
对于GPS 接收系统而言,灵敏度指标包括多个场景下的指标,分别为:
跟踪灵敏度、冷启动灵敏度、温启动灵敏度。
目前业界已经可以实现跟踪灵敏度在-160dBm 以下,冷启动灵敏度和温启动灵敏度也分别可以达到-145dBm 和-158dBm 以下,其中冷启动灵敏度和温启动灵敏度分别表示的是在两种不同场景下的捕获灵敏度。
GPS 接收机首先需要完成对卫星信号的捕捉,完成捕捉所需要的最低信号强度为捕捉灵敏度;在捕捉之后能够维持对卫星信号跟踪所需要的最低信号强度为跟踪灵敏度。
2GPS 接收模块的灵敏度性能分析
从系统级的观点来看,GPS 接收机的灵敏度主要由两个方面决定:
一是接收机前端整个信号通路的增益及噪声性能,二是基带部分的算法性能。
其中,接收机前端决定了接收信号到达基带部分时的信噪比,而基带算法则决定了解调、捕捉、跟踪过程所能容忍的最小信噪比。
2.1 接收机前端电路性能对灵敏度的影响
GPS 信号是从距地面 20000km 的LEO(LowEarthOrbit,低轨道卫星)卫星上发送到地面上来的,其L1 频段(fL1=1575.42MHz)自由空间衰减为:
(1)
按照GPS 系统设计指标,L1 频段的C/A 码信号的发射EIRP(EffectiveIsotropicRadiatedPower,有效通量密度)为P=478.63W(26.8dBw)([1][2]),若大气层衰减为A=2.0dB,则GPS系统L1 频段C/A 码信号到达地面的强度为:
(2)
GPSICD(InterfaceControlDocument,接口控制文档)文件([3])中给出的GPS 系统L1 频段C/A 码信号强度最小值为-160dBw,和上述结果一致。
在实际场景中,由于卫星仰角的不同、以及受树木、建筑物等的遮挡,L1 频段C/A 信号到达地面的强度可能会低于-160dBw。
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