环境监测设备中TCXO精度对GNSS的重要性-伪码同步和载波同步

Posted 2021-10-14 瑞奇Ricky

由于目前全球芯片都处于供不应求的状态下，各大硬件公司将囤货的标的蔓延到晶体振荡器TCXO，特别是对于GNSS的应用，TCXO是不可或缺的成分，但由于物料的紧缺，不得不寻找一些貌似可以替代的物料进行生产，但由于参数的差异，这也不可避免的出现各种定位问题。下面我们简单的做个说明。

首先在环境监测设备的开发过程中，我们一般选择的GPS的晶振都是26MHz的TCXO作为振荡源，假如用的TCXO是0.5ppm的精度，对应的频偏范围就是±13Hz。如果倍频到1575.42MHz对应的频偏范围就是±788Hz。

其中环境监测设备的工作原理是利用温度、湿度、光感、运动传感器采集数据，并通过多种定位方式采集位置信息，将相关数据传递给芯片进行计算，最后通过通信模块和网络将信息发送至云端可视化后台。环境监测设备被广泛应用于仓库存储、冷链生鲜运输、药物运输等，一方面监测资产所处的环境符合要求，另一方面可通过多种定位方式，帮助用户了解资产的实时位置。对于环境监测设备的定位功能，我们知道卫星其实与GPS接收机之间有相对运动的，所以有多普勒频移的产生，可能高达±5kHz。

因此我们了解到接收捕获卫星时不仅需要同步伪码的相位，还要同步载波频率，所以在对接收信号进行相关处理时，需要在频率和伪码相位这个二维空间进行搜索。
下面的例子就可以大致看出TCXO精度的重要性。假如载波频偏为0，那么只要在中心频率处进行相关就可以进行解扩处理，很快就能同步上黄色所示的伪码（格子数少）。但是当载波频偏是±6KHz时，那么进行伪码相关的时间就会增加（格子数多），从而影响定位。

因此在环境监测设备开发过程中，需要注重TCXO精度对GNSS的重要性，才能优化设备的性能。