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GPS芯片的主要关键技术是什么 三代GPS芯片9大知识

GPS芯片的主要关键技术是什么 三代GPS芯片9大知识

随着科技发展,GPS 导航发展态势越来越值得期待,其中又以GPS 芯片核心技术发展最值得我们关心。在GPS 芯片发展的过程中,“小型化”一直是重要发展方向,这使得GPS 芯片组在降低耗电量、缩小体积等方面的技术更跨前一步,不论是车载或手持式GPS 全球卫星定位系统,皆能提供详尽而准确的定位信息及交通信息,可轻松实现CPS 卫星导航功能。

近几年,由于芯片厂商增加,并提供完整性的解决方案,模块厂商更容易开发出整合型产品,因此大量厂商投入接收器产品生产,所以在接收器与模块产品方面供应不虞匮乏,这不仅对GPS热潮起了推波助澜效果,也使GPS 整机成本最高的GPS 芯片组成本价格下滑,而提供消费性电子产品使用的GPS 芯片,也已开始在市场上显露身影,加上芯片厂商逐渐改良性能,因此,芯片定位能力也已逐渐拉近。在此趋势下,GPS 芯片产品如何争取到买家的肯定,便成为各家GPS 芯片在市场上相互竞争的关键因素。

谈到GPS 芯片主要关键技术,这包括负责信号处理-基频(Baseband)及接收信号-射频(RF)。由于GPS 信号频率(1575.42MHz)来自于距离地面2 万公里的高空,信号十分不稳定,因此当天线接收信号后经过一连串信号放大、过滤噪声、降频、取样等过程(RFfront end),再经过RF 后,信号进入基频处理部分,将前段取样的数字信号经过运算、输出以便于用户接口使用,其中GPS Baseband DSP 芯片就是核心组件,负责地址信号的处理。

综合以上来看,射频与基频2 个部分,包含微处理器Microprocessar)、低噪声放大器(LowNoise Amplifier;LNA)、数字部分(Digital ection)、射频部分(RF Section)、天线(Antenna Ele-ment)、输出入驱动器(GPIO andDrivers),以及微处理器周边电路(Pro-cessor peripherals)几个重要组件。市场上各式GPS 芯片解决方案的整合,使得GPS 芯片市场正面临极大的变量。首先是“小型化”,回顾GPS 芯片近年来的发展历史,随着GPS 与其它产品相继结合,且强调终端产品体积讲求轻薄短小,GPS 芯片走向系统单芯片化已是必然趋势。目前厂商针对GPS 单芯片化的作法,可分射频或基频单一芯片,并整合了更多功能性。在射频芯片部分,已有多家厂商将放大器、滤波器、降频器、频率合成器及振荡器等整合在一块芯片上;在基频部分,则是整合了CPU、内存(DRAM、SRAM、Flash)、电源管理及时钟等。

因此,我们看到GPS 的芯片尺寸逐渐缩小,加上GPS 芯片已从双模块发展为单一模块(Single chip),未来GPS 设备产品将会越来越蓬勃发展,芯片需求量越来越大。另外,GPS 芯片也将面临到客制化需求,过去GPS 芯片大多在车用市场上。目前,GPS 芯片应用则开始用在手机与PDA,或是特殊的个人携带装置,例如老人、儿童用的追踪器上。而GPS 芯片也可能与其它功能,例如蓝牙、USB 等整合。因此,针对特殊应用而设计的客制化模块,也将越来越多。目前全球投入GPS 芯片开发的还是以国外厂商居多,如SiRF、TI、Xemics、Freescalc、STM等大厂均推出GPS 芯片,其中SiRF 为全球最大GPS 芯片厂商,产品线相当完整,并能提供全系列的解决方案产品。

GPS知识讲述GPS“三代芯片”知识

近段时间在GPS产品中,经常提到所谓“三代芯片”。但从商家和使用者都没有明确的说明和理解,甚至有些误导和误解。现将自己的体会和观点与大家交流探讨。

1、GPS芯片:目前国际上常用(常见到的/较流行的)GPS模块(OEM板)上的主芯片主要有3种。

1)美国SIRFSirf

2SONY(索尼爱立信/索爱)芯片

3)瑞士NENEM公司NEMERIX芯片

2、三代芯片的核心:

芯片硬件大同小异,只是内部软件起主要作用。所谓三代的核心技术只是在2代的基础上提高改进了软件的算法,就好比初、高中物理课上计算加速度/速度用的公式,但到了大学高等数学中导数、积分来计算同一道加速度/速度的物理题,方法(算法)不同,所用时间大不一样,体现了中学和大学的区别,就好像2代和3代一样。其次是硬件也提供了质量标准。

3、三代芯片软件主要功能:

3代芯片软件提高升级:(1)算法改进提高搜星/定位速度时间。(2)通过软件滤波器提高抗干扰性能、信噪比及接收有效星颗数。(3)有的芯片实现软件DR航迹(转迹)推算,提高抗高楼、树荫、桥下遮挡及隧道功能。(4)软通道搜索,搜索提高可视卫星的通道数(可以1224颗),人员、车辆、上下坡、姿态发生变化时、飞机、船舶星历状态发生变化时仍能继续定位。

4、三代芯片硬件改进:

1)芯片功耗降低,体积减少(与2代比)。

2)提高抗干扰能力,全屏蔽或双芯片分开。

5、GPS模块与产品:

GPS产品多种多样,但不一定用三代芯片就全都好了,三代芯片只不过是GPS产品的核心部件,如同人的心脏、大脑,还要与其它元件相匹配(天线、放大器、滤波器,甚至导线、接头等看起来无关紧要元件)。

6、天线是重要因素:

手持、PDA、蓝牙、G-Mouse等常见的GPS产品中都要用到GPS天线,无论有源、无源甚至全向天线,十几个性能指标中,夹角(1600最大全向天线除外),放大器dB数,阻抗范围,材质,抗干扰能力与模块匹配决定了整个产品的性能,甚至飞机上接2-3个天线(上、下面均有),有些在车内、车底部也很好定位。也就是说,3代模块很好,天线不匹配可能不如搭配好2代产品。

7、通道数:

3颗星二维,4颗星三维定位,这是GPS基本原理,我们在地面上使用是11-12颗(因为天线160度夹角),全向天线也就12颗,到了天空飞行器(物体)可以多收几颗(一定全向或二个以上天线),但也是从中取3-4颗信号最强、距离最近的有效卫星进行运算定位,不少军用GPS都是5个通道,只是用4个通道定位,1个通道快速搜索所有可视卫星,并与其中4颗有效星比较,高出其中一个就替换,这样就保持4颗最强信号卫星。因此不是通道越高越好,一般地面上12颗就够了,什么16182024……都是软通道,是体现最多可搜索可视卫星的颗数,没有什么实际意义。

8、感应度(dB数):

GPS接收信号的感应程度(-150195dB)各厂家标准不统一,有的是模块,有的是模块含天线,有的是平均值,有的是峰峰值(最大值),此值是在屏蔽室内用专用仪器测试,与大家实际环境(电场、磁场、高压、微波、地磁……)有很大区别,因此该指标相差3-5dB,均属同数量级无关紧要,只是个大概齐参考。

9、三代产品明显优势特点(实际效果):

使用者只要对三代芯片具体技术指标一般了解即可,而更主要比较观察是否有以下特征。

1)定位时间快:无论冷启动、温启、热启,重捕时间均快5-30秒钟(与二代相比),实际上大部使用者也不差这十几秒钟。

2)高感度:即在高楼、树荫、桥下、遮档、遂洞、窗口、车内,甚至车底盘下仍可很快定位收4颗以上卫星。常说:有点天空就可定位(单星定位),也就是《给点阳光就灿烂》。

3)抗干扰性能:高压线、电场、磁场、高速动态、微波、手机,同频干扰的环境下仍能正常工作。

4)功耗低、省电:降低了功耗,甚至有睡眠状态(静态不工作),可以节电,提高产品待机时间。

5)体积小,性能价格比好:体积小,重量轻,这是社会的需求和发展趋势,可以扩大更多的应用范围和领域。实际上三代芯片价格应该与二代相同,甚至应更低,但功能提高很多,T-3816通道,3代)200-300/块。

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