SBF 分析仪 - 载噪比
在排除故障或测试接收器性能时,GNSS 信号的载噪比是关键信息。载波噪声密度(也写作 C/N0)是 GNSS 载波信号功率与噪声功率密度的比率。C/N0 值由接收器为每个被跟踪的 GNSS 信号提供,以分贝赫兹 (dB-Hz) 为单位。
较高的 C/N0 值使接收器能够从 GNSS 信号中获得高质量的测量结果,从而提高定位精度和可用性。C/N0 值可能会因降低载波信号功率(天线附近的障碍物)或引入过量噪声(射频干扰)的外部因素而降低。
所需的 SBF 块
SBF 文件必须包含以下四个选项之一的块才能生成载波噪声图。这些图中的值的分辨率将取决于 SBF 文件中包含哪些块。
SBF块
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C/N0 分辨率 (dB-Hz)
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测量历元
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0.25000
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MeasEpoch、MeasExtra
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0.03125
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测量3范围
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1.00000
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Meas3Ranges、MeasCN0HiRes
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0.06250
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可以在此处找到验证 SBF 文件内容的说明 。
生成载波噪声图
图 1 显示了 SBF 分析器中“载噪比”选项的位置。
图 1,载波噪声图选择
当“卫星数量”选项以蓝色突出显示时,您可以选择“绘图选项...”按钮来生成如图 2 所示的窗口。此窗口允许您选择或取消选择用于生成最多四个绘图的星座。右侧的下拉选项可用于指定要包含的特定信号。还可以选择天线,在分析来自单天线接收器的数据时应始终将其设置为“主”。使用来自双天线接收器的数据时,应使用 Aux 1 选项从辅助天线输入生成绘图。不应使用 Aux 2 和 Aux 3 选项。
图 2,载噪比图选项
选择“Carrier to Noise”旁边的复选框,然后按“Analyze”按钮生成绘图。
不同时期的趋势
C/N0 图的总体趋势将根据查看的持续时间而变化。图 3 显示了在 12 小时内从静态天线安装收集的 GPS L1C/A 信号的 C/N0 图。可以看到每颗卫星的整体弧形图案。较高的 C/N0 值将与较高的卫星仰角相关,随着卫星在其轨道模式中移动,该值会先增大然后减小。
图 3,12 小时内的 C/N0
图 4 显示了来自图 3 中使用的同一 SBF 文件的 GPS L1C/A 信号的 C/N0 图。图 4 是在仅 1 小时的时间内绘制的,导致总体趋势趋于平缓,并且几乎没有证据表明弧。
图 4,1 小时内的 C/N0 图
天线倾斜
在天线倾斜角变化的运动学应用中,会看到 C/N0 值的变化。这部分是由于 GNSS 天线的辐射方向图造成的。当天线直接指向天顶时,仰角较高的卫星的 C/N0 值会较高。然而,随着天线倾斜,这种情况会发生变化,而最高的 C/N0 值通常会在卫星位于天线指向的方向时找到。
图 5 显示了两颗 GPS 卫星的 C/N0 图,上面覆盖了显示航向角、俯仰角和横滚角的姿态图。此 SBF 文件是从具有开放天空视图的无人机应用程序收集的。直到19点58分11秒,两颗卫星的C/N0值都稳定在40dB-Hz附近。此时飞行器的俯仰角和横滚角发生变化,导致一颗卫星(红色)的C/N0值上升,而另一颗卫星(蓝色)的C/N0值下降。
图 5,C/N0 值随无人机姿态变化
干涉
RF 干扰通常仅影响特定的 GNSS 频段,或者对某一频段的影响比其他频段的影响更大。干扰信号的存在会导致 GNSS 信号的 C/N0 值降低。在对信号质量下降进行故障排除时,生成不同频段信号的 C/N0 图会很有帮助,以了解问题在它们之间是否常见。图 6 上图显示了 GPS 和 GLONASS L1 信号的 C/N0 图例,下图显示了 L2 信号的 C/N0 图例。这些图显示,对于 L1 频段中的信号,跟踪保持一致,但对于 L2 信号,跟踪是间歇性的或未实现。
图 6,L2 频段干扰期间的 C/N0
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