【GPS技(ji)(ji)術】GPS芯(xin)(xin)片(pian)的主要關鍵技(ji)(ji)術是什么(me) 三代(dai)GPS芯(xin)(xin)片(pian)9大知識

隨著科技發展，GPS 導航發(fa)(fa)展(zhan)態勢越來越值得(de)期待，其中又以GPS 芯(xin)(xin)片核心技術(shu)發(fa)(fa)展(zhan)最值得(de)我們關心。在GPS 芯(xin)(xin)片發(fa)(fa)展(zhan)的過程中，“小(xiao)型化”一(yi)直(zhi)是重要(yao)發(fa)(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)，這(zhe)使得(de)GPS 芯(xin)(xin)片組在降低耗電(dian)量、縮小(xiao)體(ti)積等方(fang)面(mian)的技術(shu)更跨(kua)前一(yi)步(bu)，不論(lun)是車載或手持式GPS 全(quan)球衛(wei)(wei)星定位(wei)系統，皆(jie)能提供詳(xiang)盡(jin)而準(zhun)確的定位(wei)信息(xi)及交通(tong)信息(xi)，可輕松實現CPS 衛(wei)(wei)星導(dao)航功(gong)能。

近幾(ji)年(nian)，由(you)于芯(xin)片廠商(shang)(shang)增加，并提供(gong)完整(zheng)(zheng)性(xing)的(de)(de)解決方(fang)(fang)案，模(mo)塊(kuai)廠商(shang)(shang)更容易開(kai)(kai)發出(chu)整(zheng)(zheng)合(he)型產(chan)(chan)品，因此(ci)(ci)大(da)量廠商(shang)(shang)投入(ru)接(jie)收(shou)器產(chan)(chan)品生產(chan)(chan)，所以在接(jie)收(shou)器與(yu)模(mo)塊(kuai)產(chan)(chan)品方(fang)(fang)面(mian)供(gong)應不虞匱乏，這(zhe)不僅對GPS熱潮起了推波助瀾(lan)效果，也(ye)使GPS 整(zheng)(zheng)機(ji)成(cheng)本(ben)最(zui)高的(de)(de)GPS 芯(xin)片組(zu)成(cheng)本(ben)價格(ge)下(xia)滑，而提供(gong)消(xiao)費(fei)性(xing)電子產(chan)(chan)品使用的(de)(de)GPS 芯(xin)片，也(ye)已(yi)(yi)開(kai)(kai)始在市場(chang)上(shang)(shang)顯露身影，加上(shang)(shang)芯(xin)片廠商(shang)(shang)逐(zhu)漸改(gai)良性(xing)能，因此(ci)(ci)，芯(xin)片定位能力也(ye)已(yi)(yi)逐(zhu)漸拉近。在此(ci)(ci)趨勢下(xia)，GPS 芯(xin)片產(chan)(chan)品如何爭(zheng)取到買(mai)家的(de)(de)肯定，便成(cheng)為各家GPS 芯(xin)片在市場(chang)上(shang)(shang)相互(hu)競爭(zheng)的(de)(de)關鍵因素。

談(tan)到GPS 芯(xin)片主要關鍵技術，這包括負責信(xin)號(hao)(hao)處理(li)－基頻(pin)（Baseband）及(ji)接收信(xin)號(hao)(hao)－射頻(pin)（RF）。由于(yu)GPS 信(xin)號(hao)(hao)頻(pin)率（1575.42MHz）來自(zi)于(yu)距離地(di)面(mian)2 萬公里的(de)(de)高空，信(xin)號(hao)(hao)十(shi)分不穩(wen)定，因此當天線接收信(xin)號(hao)(hao)后經過一(yi)連(lian)串(chuan)信(xin)號(hao)(hao)放大、過濾噪(zao)聲、降頻(pin)、取樣等(deng)過程（RFfront end），再經過RF 后，信(xin)號(hao)(hao)進入基頻(pin)處理(li)部分，將(jiang)前段取樣的(de)(de)數字信(xin)號(hao)(hao)經過運算、輸出以便于(yu)用戶接口使用，其中GPS Baseband DSP 芯(xin)片就是(shi)核心組件，負責地(di)址信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)處理(li)。

綜合(he)(he)(he)以上來(lai)(lai)看，射頻(pin)(pin)與基(ji)(ji)頻(pin)(pin)2 個部(bu)(bu)分(fen)，包(bao)含(han)微(wei)處理器(qi)(qi)Microprocessar）、低噪聲放大(da)器(qi)(qi)（LowNoise Amplifier；LNA）、數字部(bu)(bu)分(fen)（Digital ection）、射頻(pin)(pin)部(bu)(bu)分(fen)（RF Section）、天線（Antenna Ele－ment）、輸(shu)出入驅動器(qi)(qi)（GPIO andDrivers），以及微(wei)處理器(qi)(qi)周邊(bian)電路（Pro－cessor peripherals）幾個重要組件(jian)。市(shi)場上各式GPS 芯(xin)片(pian)(pian)解決方案的(de)整(zheng)(zheng)合(he)(he)(he)，使得(de)GPS 芯(xin)片(pian)(pian)市(shi)場正面臨(lin)極(ji)大(da)的(de)變(bian)量。首先是(shi)“小型化”，回(hui)顧GPS 芯(xin)片(pian)(pian)近年來(lai)(lai)的(de)發(fa)展歷史，隨(sui)著GPS 與其它產品相(xiang)繼結合(he)(he)(he)，且(qie)強調(diao)終端產品體(ti)積(ji)講求(qiu)輕薄短小，GPS 芯(xin)片(pian)(pian)走向系(xi)統單芯(xin)片(pian)(pian)化已(yi)是(shi)必然趨勢。目前廠(chang)商(shang)(shang)針對GPS 單芯(xin)片(pian)(pian)化的(de)作法(fa)，可(ke)分(fen)射頻(pin)(pin)或基(ji)(ji)頻(pin)(pin)單一(yi)芯(xin)片(pian)(pian)，并整(zheng)(zheng)合(he)(he)(he)了(le)更多功能性。在射頻(pin)(pin)芯(xin)片(pian)(pian)部(bu)(bu)分(fen)，已(yi)有多家廠(chang)商(shang)(shang)將放大(da)器(qi)(qi)、濾波器(qi)(qi)、降頻(pin)(pin)器(qi)(qi)、頻(pin)(pin)率(lv)合(he)(he)(he)成器(qi)(qi)及振蕩(dang)器(qi)(qi)等整(zheng)(zheng)合(he)(he)(he)在一(yi)塊芯(xin)片(pian)(pian)上；在基(ji)(ji)頻(pin)(pin)部(bu)(bu)分(fen)，則是(shi)整(zheng)(zheng)合(he)(he)(he)了(le)CPU、內存（DRAM、SRAM、Flash）、電源管理及時鐘(zhong)等。

因此，我們看到(dao)GPS 的(de)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)尺(chi)寸(cun)逐漸縮小，加(jia)上(shang)(shang)GPS 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)已從雙模(mo)塊(kuai)發(fa)展為單一模(mo)塊(kuai)（Single chip），未來GPS 設(she)備產(chan)(chan)品將會越來越蓬勃發(fa)展，芯(xin)(xin)(xin)片(pian)需求量(liang)越來越大(da)(da)(da)(da)。另外，GPS 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)也(ye)將面臨到(dao)客(ke)制化需求，過去GPS 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)大(da)(da)(da)(da)多(duo)在(zai)車(che)用市(shi)場上(shang)(shang)。目前，GPS 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)應(ying)用則開始用在(zai)手機與PDA，或(huo)是(shi)特殊的(de)個人(ren)攜(xie)帶(dai)裝置(zhi)，例如老(lao)人(ren)、兒(er)童用的(de)追蹤器上(shang)(shang)。而GPS 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)也(ye)可能(neng)與其它功能(neng)，例如藍牙、USB 等整(zheng)合。因此，針對特殊應(ying)用而設(she)計的(de)客(ke)制化模(mo)塊(kuai)，也(ye)將越來越多(duo)。目前全(quan)球(qiu)投入(ru)GPS 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)開發(fa)的(de)還是(shi)以國外廠商居多(duo)，如SiRF、TI、Xemics、Freescalc、STM等大(da)(da)(da)(da)廠均(jun)推出GPS 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)，其中(zhong)SiRF 為全(quan)球(qiu)最大(da)(da)(da)(da)GPS 芯(xin)(xin)(xin)片(pian)廠商，產(chan)(chan)品線相(xiang)當完整(zheng)，并能(neng)提供全(quan)系列的(de)解決方案(an)產(chan)(chan)品。

GPS知識講述GPS“三代芯片”知識

近段(duan)時間(jian)在GPS產(chan)品中，經常提到所謂(wei)“三代芯片”。但(dan)從(cong)商家和(he)(he)使用者(zhe)都沒有(you)明確的說明和(he)(he)理解(jie)(jie)，甚(shen)至(zhi)有(you)些誤(wu)導和(he)(he)誤(wu)解(jie)(jie)。現將(jiang)自己的體(ti)會和(he)(he)觀點(dian)與大家交流探討。

1、GPS芯片：目前國際上常用（常見到的(de)/較(jiao)流行的(de)）GPS模塊（OEM板）上的(de)主芯片主要有3種。

（1）美國(guo)SIRF（Sirf）

（2）SONY（索(suo)尼愛立信(xin)/索(suo)愛）芯(xin)片

（3）瑞士NENEM公(gong)司NEMERIX芯片(pian)

2、三代(dai)芯片的核(he)心：

芯片硬件(jian)大(da)同(tong)小異，只(zhi)是內部軟件(jian)起主要作用。所謂三(san)代(dai)(dai)(dai)的(de)核心(xin)技術只(zhi)是在(zai)2代(dai)(dai)(dai)的(de)基礎上(shang)提(ti)高(gao)改(gai)進了軟件(jian)的(de)算(suan)法(fa)(fa)，就好比初、高(gao)中物(wu)理課上(shang)計算(suan)加速(su)度(du)(du)/速(su)度(du)(du)用的(de)公式，但到(dao)了大(da)學(xue)(xue)高(gao)等(deng)數(shu)(shu)學(xue)(xue)中導數(shu)(shu)、積分來計算(suan)同(tong)一道加速(su)度(du)(du)/速(su)度(du)(du)的(de)物(wu)理題，方法(fa)(fa)（算(suan)法(fa)(fa)）不同(tong)，所用時間(jian)大(da)不一樣，體現(xian)了中學(xue)(xue)和大(da)學(xue)(xue)的(de)區別，就好像(xiang)2代(dai)(dai)(dai)和3代(dai)(dai)(dai)一樣。其次是硬件(jian)也(ye)提(ti)供了質(zhi)量(liang)標準。

3、三代芯片軟件(jian)主要功(gong)能(neng)：

3代芯片軟(ruan)件提(ti)高(gao)升(sheng)級：（1）算法改進(jin)提(ti)高(gao)搜(sou)(sou)星(xing)(xing)/定位速度(du)時(shi)間。（2）通過軟(ruan)件濾波器(qi)提(ti)高(gao)抗干擾性(xing)能(neng)(neng)、信(xin)噪(zao)比(bi)及接(jie)收有(you)效星(xing)(xing)顆數。（3）有(you)的芯片實現軟(ruan)件DR航(hang)跡（轉跡）推算，提(ti)高(gao)抗高(gao)樓(lou)、樹蔭、橋下遮擋及隧道(dao)功能(neng)(neng)。（4）軟(ruan)通道(dao)搜(sou)(sou)索(suo)，搜(sou)(sou)索(suo)提(ti)高(gao)可(ke)視衛星(xing)(xing)的通道(dao)數（可(ke)以12—24顆），人員(yuan)、車輛、上(shang)下坡、姿態(tai)發生變化(hua)時(shi)、飛機、船舶星(xing)(xing)歷狀(zhuang)態(tai)發生變化(hua)時(shi)仍(reng)能(neng)(neng)繼續定位。

4、三(san)代芯片硬件改進：

（1）芯(xin)片功(gong)耗降低，體(ti)積減少（與2代(dai)比）。

（2）提高抗(kang)干擾能力，全屏蔽(bi)或雙芯片(pian)分開。

5、GPS模塊與產品：

GPS產(chan)(chan)品多種多樣，但不一定(ding)用三代芯片就全都好了，三代芯片只不過是GPS產(chan)(chan)品的核心部件(jian)，如同(tong)人的心臟、大(da)腦，還要與其它元件(jian)相匹(pi)配(pei)（天(tian)線(xian)(xian)、放大(da)器、濾波(bo)器，甚至導(dao)線(xian)(xian)、接頭等看(kan)起來無關緊要元件(jian)）。

6、天線是重要因素(su)：

手持、PDA、藍牙、G-Mouse等常見的GPS產品中都要用(yong)到GPS天(tian)線(xian)，無論有(you)源、無源甚(shen)至全(quan)向天(tian)線(xian)，十幾個性能指標中，夾角（1600最大(da)全(quan)向天(tian)線(xian)除外），放大(da)器dB數，阻(zu)抗范(fan)圍，材質(zhi)，抗干擾能力與模塊匹(pi)配(pei)(pei)(pei)決定了整個產品的性能，甚(shen)至飛機上接2-3個天(tian)線(xian)（上、下面均有(you)），有(you)些在(zai)車內、車底部(bu)也很好定位。也就是說(shuo)，3代(dai)模塊很好，天(tian)線(xian)不匹(pi)配(pei)(pei)(pei)可能不如搭配(pei)(pei)(pei)好2代(dai)產品。

7、通道數：

3顆(ke)(ke)(ke)星二維(wei)，4顆(ke)(ke)(ke)星三維(wei)定位(wei)(wei)，這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)(shi)GPS基本原理，我們(men)在地(di)面上使用(yong)(yong)是(shi)(shi)(shi)11-12顆(ke)(ke)(ke)（因(yin)(yin)為(wei)天(tian)線(xian)160度夾角），全(quan)向天(tian)線(xian)也(ye)就12顆(ke)(ke)(ke)，到(dao)了(le)天(tian)空飛(fei)行器（物體）可以多(duo)收幾顆(ke)(ke)(ke)（一(yi)定全(quan)向或二個(ge)以上天(tian)線(xian)），但(dan)也(ye)是(shi)(shi)(shi)從(cong)中取3-4顆(ke)(ke)(ke)信號最(zui)強、距離最(zui)近(jin)的有(you)(you)效衛星進(jin)行運算定位(wei)(wei)，不少軍用(yong)(yong)GPS都(dou)是(shi)(shi)(shi)5個(ge)通(tong)道(dao)(dao)，只是(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)4個(ge)通(tong)道(dao)(dao)定位(wei)(wei)，1個(ge)通(tong)道(dao)(dao)快(kuai)速搜索所有(you)(you)可視衛星，并與其(qi)中4顆(ke)(ke)(ke)有(you)(you)效星比(bi)較，高出其(qi)中一(yi)個(ge)就替換，這(zhe)(zhe)樣就保持4顆(ke)(ke)(ke)最(zui)強信號衛星。因(yin)(yin)此不是(shi)(shi)(shi)通(tong)道(dao)(dao)越高越好，一(yi)般地(di)面上12顆(ke)(ke)(ke)就夠了(le)，什(shen)么16、18、20、24……都(dou)是(shi)(shi)(shi)軟(ruan)通(tong)道(dao)(dao)，是(shi)(shi)(shi)體現最(zui)多(duo)可搜索可視衛星的顆(ke)(ke)(ke)數(shu)，沒(mei)有(you)(you)什(shen)么實際(ji)意義。

8、感應度（dB數）：

GPS接收信號的(de)感應(ying)程度（-150—195dB）各(ge)廠家標(biao)準不統一，有的(de)是(shi)(shi)(shi)模塊(kuai)，有的(de)是(shi)(shi)(shi)模塊(kuai)含天線，有的(de)是(shi)(shi)(shi)平均(jun)值，有的(de)是(shi)(shi)(shi)峰峰值（最大值），此值是(shi)(shi)(shi)在屏(ping)蔽室(shi)內(nei)用專用儀(yi)器測試，與(yu)大家實際環境（電場、磁場、高壓、微(wei)波、地(di)磁……）有很大區別(bie)，因此該指標(biao)相(xiang)差3-5dB，均(jun)屬同(tong)數(shu)量(liang)級無關緊(jin)要，只是(shi)(shi)(shi)個(ge)大概齊參考。

9、三(san)代產品明顯(xian)優勢(shi)特(te)點（實際效果）：

使用者只(zhi)要對三代芯片具體技(ji)術指標一般了解(jie)即可，而更主要比較觀察是(shi)否有(you)以下(xia)特(te)征。

（1）定位時(shi)間快：無論(lun)冷(leng)啟動(dong)、溫啟、熱啟，重捕時(shi)間均快5-30秒鐘(zhong)（與二代相比），實際(ji)上大部使用者(zhe)也不差這十幾秒鐘(zhong)。

（2）高感(gan)度：即在高樓、樹(shu)蔭、橋下、遮檔、遂洞、窗口、車內，甚至車底盤下仍可很(hen)快定(ding)位收4顆(ke)以上衛星。常說(shuo)：有(you)點天空就(jiu)可定(ding)位（單星定(ding)位），也就(jiu)是《給點陽(yang)光就(jiu)燦(can)爛》。

（3）抗干擾性能：高壓線、電(dian)場、磁場、高速動態(tai)、微波、手機，同頻干擾的環境下仍能正常工(gong)作。

（4）功耗低、省電(dian)：降低了功耗，甚(shen)至有睡(shui)眠(mian)狀態（靜(jing)態不工作），可以節(jie)電(dian)，提高產品待機時間(jian)。

（5）體(ti)積小，性能價格比好：體(ti)積小，重(zhong)量輕，這是社會的需求和發展趨勢，可(ke)以擴(kuo)大更多的應(ying)用范圍(wei)和領域。實際上(shang)三(san)代(dai)芯片價格應(ying)該與(yu)二(er)代(dai)相同，甚至應(ying)更低，但功能提高很多，T-38（16通道，3代(dai)）200-300元/塊。