R&S®ESMD 提高 TDOA 应用的时间戳精确度

您的需求

在到达时间差 (TDOA) 网络中，三个或更多接收机位置的信号到达时间差需要进行测量。通过已测时间差，可以判断信号的地理来源。鉴于电磁波的高传播速度，接收机的最大挑战在于将高精度时间戳插入 I/Q 数据流。这就需要使用合适的方法同步接收机中的时间。必须使用独立于接收机设置的绝对时间戳，以最大程度地增加系统灵活性。

监测解决方案

R&S^®ESMD-IGT 选件将内部 GPS 模块整合到 R&S^®ESMD。GPS 天线连接时，该模块可将 GPS 时间和位置信息提供给 R&S^®ESMD。

GPS 秒脉冲 (PPS) 信号可用于在 R&S^®ESMD 中同步内部 10 MHz 参考频率。软件控制环路可以最大程度地降低 PPS 信号的常见抖动问题的影响，进而显著增加 R&S^®ESMD 的频率稳定性以及时间精确度。

该罗德与施瓦茨解决方案可在基带数据流中提供高度精确的绝对时间戳，而不需要您额外做任何工作（如需了解详细值，请参见 R&S^®ESMD 数据表 PD 5213.9863.22）。

对于 TDOA 应用，在插入时间戳时，即便是最小的错误也可能导致位置计算误差。各种设置（比如中心频率、带宽、跨度）的变化影响接收机中的信号延时。忽视这一事实，会造成因时间戳错误而导致严重的位置误差。R&S^®ESMD 充分考虑了处理链中所有元素的时间影响。插入 I/Q 数据流的时间戳表示信号到达 R&S^®ESMD 天线输入端的准确时间。因此可以建立一种异构 TDOA 网络，涵盖满足不同站点需求（大信号抗扰度、灵敏度、实时带宽等）的各种接收机。传统的 TDOA 系统必须安装相同的接收机（具有相同的测量设置）。这不仅显著增加了实施以及实际测量的复杂程度，而且极大地限制了灵活性。

应用

如果将配有 R&S^®ESMD-IGT 选件的 R&S^®ESMD 部署到新的站点（在至少四个 GPS 卫星的清晰可视范围内），则 GPS 模块大约只需 26 秒即可确定当前位置。操作大约 20 分钟之后，合成器的加热晶体振荡器 (OCXO) 达到最优操作温度。GPS 模块提供的 PPS 还额外增加了内部参考频率的精确度。在操作过程中，R&S^®ESMD 持续监测精确度。内部参考频率与 PPS 完成同步后，用户将在图形用户界面上收到一条信息。

内部 GPS 模块可在如下三种不同的操作模式下使用（视具体要求而定）：

自由运行模式

在自由运行模式下，时间精确度最低。GPS 模块确定的位置可能受很大抖动的影响，而抖动也会影响时间行为。但用户也不需要知道平均时间以及位置。

平均模式

在平均模式下，R&S^®ESMD 计算位置数据的平均值，直至达到用户自定义的最低位置精确度以及最小平均时间为止。当平均位置数据达到准确度要求时，接收机将立即自动切换到固定模式。

固定模式

在固定模式下，R&S^®ESMD 使用静态位置作为参照，这表明时间行为也达到了最高精确度。如果将接收机部署到具有明确已知坐标的位置，则可以将其预设在固定模式。如果位置数据与实际位置不匹配，则 R&S^®ESMD 将切换到自由运行模式。在所有情况下，良好的卫星接收是实现准确的位置数据以及时间戳的必要条件。

带 R&S®ESMD-IGT GPS 模块和外部 GPS 天线的 R&S®ESMD 用户界面

图形指示器

使用内部参考频率（与 PPS 进行同步）完成同步。OCXO 完成预热且 PPS 控制环路稳定之后，该指示器将显示。同步完成之后，固定 GPS 位置（固定模式）将达到最大时间戳精确度。