全球衛星導航系統(GNSS)是一個一般術語，用于描述使用衛星信號來確定用戶接收機位置的系統。目前的全球衛星導航系統中，美國的GPS系統和俄羅斯的GLONASS系統處于完全運行狀態，可以提供全球定位服務。此外，中國的北斗系統(也稱為Compass)和歐盟的Galileo系統正在部署的進程中。在上述四種全球導航系統中，GPS是歷史最悠久的系統，于1994年起提供全球定位服務。GPS系統也在不斷的升級和更新中，來提供更多的信號和更精準的定位服務。2012年，該系統的BlockIIF衛星正式投入使用，BlockIII衛星也在規劃中。GLONASS系統最早始于1982年前蘇聯時期，由于蘇聯解體曾一度停滯。近年來，俄羅斯重啟并完成了該系統。GLONASS系統已于2011年10月正式運行，提供全球定位服務。俄羅斯通過使用新型GLONASS-K衛星，發射與GPS和Galileo類似的信號，持續的對系統進行更新升級。

北斗系統于2011年12月開始提供有限的初始服務，2012年9月正式公布。公布之初，北斗的空間段包括15顆衛星，向亞太地區提供區域定位服務。整個系統計劃于2020年完成。由于中國政府直到2012年12月才發布接口控制文檔(ICD)，北斗系統的相關產品開發也受到了一些限制。現如今，ICD已經發布，北斗產品的開發有望實現快速增長。除了上述四種衛全球衛星導航系統之外，還存在一些其它的相關衛星系統。一種是星基增強系統(SBAS)，通過使用地球同步衛星，為已有的全球衛星導航系統傳遞校正和完整性數據，進而提高GNSS接收機的定位精度。星基增強系統包括北美的廣域增強系統(WAAS)、歐洲的地球同步軌道覆蓋服務(EGNOS)、日本的基于多功能衛星的增強系統(MSAS)、印度的GPS和GEO增強導航系統(GAGAN)。另一種是區域衛星導航系統(RNSS)，通過發射只在特定區域上空運行的衛星，提高特定區域的衛星覆蓋率，從而增加可見星的數目。區域衛星導航系統包括日本的準天頂衛星系統(QZSS)和印度的區域導航衛星系統(IRNSS)。目前首顆QZSS衛星已經投入使用，已有支持該衛星的設備上市。IRNSS系統還處于開發階段，預計將包括三顆地球靜止衛星和四顆地球同步衛星。

GNSS技術應用和增長動力

GNSS市場在很多因素的驅動下正在快速發展，其中最主要的驅動因素是手機和平板電腦中基于位置應用的迅速增長。還有些其它因素包括:車載導航的廣泛應用，內置GPS的消費類電子設備(例如數碼相機和運動手表)的出現，以及基于位置的跟蹤應用的普及等等。舉例來說，通過跟蹤車隊的汽車來獲取實時的物流信息，使用個人跟蹤應用來監控工人和保障年長者的安全，警方利用定位技術來監控軟禁或獲得假釋的罪犯。另外，還出現了寵物追蹤設備和服務。正是由于GNSS市場的快速增長，傳統的WLAN和手機芯片廠商也在積極的進行GNSS芯片及模塊的研發。GNSS芯片向多模化的方向發展，即單一芯片支持多種GNSS系統，比如GPS+GLONASS，GPS+Galileo，GPS+北斗等等。此外，GNSS在高精度領域也有應用，主要是一些行業應用，包括測繪、飛行器、航空航天及國防應用(無人機或導彈中的制導系統等)。本應用指南主要介紹消費類GNSS設備及應用的測試。

GNSS系統描述

GNSS系統分為三個主要部分。—空間段由衛星或航天器(SV)組成，用于傳輸包含衛星軌道、位置、傳輸時間的導航電文。—控制段指地面監測站和主控中心，用于跟蹤衛星信號、收集偽距測量數據和大氣層模型數據、提供導航信息更新、大氣信息和校正信息以及進行衛星控制。—用戶段是指GNSS接收機。

圖1GNSS接收機工作原理

GNSS接收機通過三邊測量法來計算自身位置。它使用導航電文中的傳輸時間和位置數據，測量衛星信號的時延，并由此計算接收機與衛星的距離(偽距)。首先，距離某顆衛星特定距離(偽距)的GNSS接收機所有的可能位置構成了一個球面。兩個球面的交集是一個圓環。三個球面的交集則是兩個點。最后需要第四個數據來確定接收機的正確位置。第四個數據可以是地球表面，也就是說，如果接收機位于地球表面，則位于地球表面上的點就是接收機的正確位置。對于更普遍的解決方案，則需要第四顆衛星的偽距，來進行定位。同時通過對四顆衛星進行測量，不僅可以確定接收機的位置信息，即經度、緯度和高度，還可以校正接收機的時鐘誤差，確定正確時間。

GNSS接收機測試的要求

通過使用天線接收空中的GNSS信號來進行GNSS接收機測試，是簡單可實現的，但是這種測試存在很多問題。首先它只能提供有限的信息，由于空中的GNSS信號受多種因素影響，在持續的變化，因此很難保證測試信號的可控性和可持續性。再有，在特定的位置和時間上，有可能沒有足夠的可用衛星信號可以接收。此外，一些特殊情況下的測試，例如遠程測試和高速運動的場景測試，測試費用高昂，而且很難實現。存儲和回放系統可以提供仿真的GNSS信號，進行接收機測試。雖然這類系統能夠提供可重復的測試信號，但是它不能對所存儲的信號進行修改，不能調整單個衛星的信號，或是在信號回放時實時添加減損。為了解決這些問題，可以使用GNSS信號仿真器來進行GNSS接收機測試。GNSS信號仿真器可以仿真GNSS接收機所接收的信號:來自于多顆衛星的GNSS信號，每顆衛星的信號具有不同的時延、多普勒頻偏和功率電平。實時GNSS仿真器允許在信號生成的過程中對信號進行修改。GNSS仿真器的另一個優勢是能夠仿真實際中不存在的衛星，從而可以在系統中(例如Galileo和北斗)全部衛星完成部署之前，對系統進行早期測試。中電科儀器儀表公司研制的1465L微波矢量信號發生器完全可以滿足上述要求。

圖21465L微波矢量信號發生器實物圖