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车载GPS定位系统设计的特殊要求和注意事项
作者:美高梅4858    发布于:2015-01-22 15:06:45    文字:【】【】【

       消费类手持设备和车载应用是GPS最大的两个应用领域,GPS系统接收来自遥远太空的微弱信号,本身对系统设计和元器件接收灵敏度的要求就很高;而相对于消费类的GPS应用,车载GPS定位系统因应用环境特殊,在设计时需要注意的问题就更多了。定位和跟踪的灵敏度、位置信息的准确度、重新定位时间等……仅仅是工程师在构建车载GPS定位系统时所面对的部分难题。在严苛的环境,如城市峡谷中,维持定位质量是保持良好用户体验的关键所在。
  要解决这些难题,首先要对车载GPS定位系统的实现环境有所了解,对射频工程师来说,在设计车载GPS定位系统时,相对于个人定位设备,他们必须考虑到三个关键的差异。首先是接收天线与GPS接收机的相对位置,其次是大小,最后运行环境也很重要。
  在个人GPS定位设备中,所有的组件都集中在一起。但在汽车中,天线可能距离GPS接收机三四米之遥,会受到额外的线路损耗和可能存在的干扰的影响,因此车顶天线必须要“有源”,也就是说它需要有内置滤波和增益功能。因此,整个射频接收链路(第一个声表面波滤波器、低噪声放大器、第二个声表面波滤波器)必须设计到车顶天线盒之内。线路的另一端(座位或仪表板下)还需要另一个表面声波滤波器,有可能还需要另一个低噪声放大器,来确保传输到GPS接收芯片组的信号清晰可靠。
  除了保证芯片组接收到高质量的信号,提高接收器的灵敏度也很重要,一方面它可以进一步提高定位的效果,另一方面也可以适当降低设计师设计接收链路的难度,此外,针对于车载环境的特殊之处,用最新的器件(如SE4150L等)集成了一个高性能低噪声放大器,以及用于双天线系统的天线开关功能。当不发热的热反射挡风玻璃或挡风玻璃加热器削弱了GPS接收的性能时,双天线系统便会连接外部GPS天线,以保持导航性能。除灵敏度外,首次定位时间(Time to First Fix, TTFF)的快慢是各类GPS定位应用都需要关注的技术指标,有些方案在冷启动的条件下,TTFF长达30秒以上,严重影响了用户的使用体验。当然有些用户甚至会因为等待时间过长而频繁重启系统,结果导致定位时间进一步被延长,由此产生对GPS定位终端设备的抱怨。使用O2Micro的GPS芯片,在-135dBm的测试环境下TTFF已经可以被缩短至13.5秒,这是一个一般用户都乐于接受的时间。
      另外一个需要考虑的重要设计因素是系统运行的环境。组件必须在较为宽广的温度范围内工作。汽车工业对于电子供应商的资格要求非常复杂。这些要求有两种:工厂资格和设备资格。
       此外,除了传统的定位功能,将GPS定位系统用于汽车防盗也是非常实用的应用。也就是说,GPS定位系统卫星信号经过天线和射频接收链路,传输到芯片组进行方位计算。当前方位知道之后,芯片组可以把该信息传送到任何需要的应用程序中,不管是被盗车辆方位探测、道路指引,还是护送服务。

 

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