GPS核心晶片

不同GPS產品在性能上的差異主要取決於核心晶片。您在購買GPS時所看到的各項技術指標都是由GPS晶片決定的,GPS未來的發展也是有核心晶片技術決定的。

不同GPS產品在性能上的差異主要取決於核心晶片。您在購買GPS時所看到的各項技術指標都是由GPS晶片決定的,GPS未來的發展也是有核心晶片技術決定的。
在這裡想講一個題外話,GPS接收機的性能很大程度上受天線技術影響,但是天線千差萬別,用戶只需要了解天線技術的類型就可以了。GPS天線主要有螺旋天線和平板天線。前者方向性不強,但增益也相對較小;後者具有較強的方向性,但增益也較強,適合平放在固定的地方使用。當然,天線的尺寸越大效果越好,部分產品配備了可以外接的高增益天線,這類天線普遍採用螺旋天線,因為外接天線尺寸變大以後,增益不成問題,對方向性更敏感。
下面我們轉入正題。

1.GPS晶片的發展和展望

2003年以後GPS晶片產業如雨後春筍般呈現出一種蓬勃發展的局面。目前設計生產GPS晶片的廠家超過10家,包括美國SiRF(瑟孚)、Garmin(高明)、摩托羅拉、索尼、富士通、飛利浦、Nemerix、uNav、uBlox等。
2005年SiRF收購了摩托羅拉的GPS晶片業務,未來將合作在摩托羅拉的智慧型手機中集成GPS功能。無獨有偶,高通公司在增強型3G手機晶片CDMA2000 EV-DO中也設計了集成的GPS功能。Nextel公司也正在使用SiRF的技術來實現其手機中的GPS功能。
美國已經通過了法律,要求行動電話製造商在2007年必須把GPS接收機集成到產品中去,以提供定位和緊急呼叫功能,2007年已經是3G的時代。可見,儘管現在集成GPS功能的手機尚未進入主流市場,但是將來3G手機的中高端機型會普遍集成GPS功能。
2005年7月,以歸國博士周文溢為核心的5名海外學人創業的西安華迅公司也推出了國內第一塊GPS晶片。
儘管廠商林立,目前在非獨立式GPS領域中SiRF的地位就如同PC產業中的英特爾,主流產品幾乎全部採用SiRF晶片。因此,讀者只要了解SiRF晶片的幾個主要型號就可以了解非獨立式GPS的核心技術差異。
另外,Garmin在獨立式GPS設備市場中占有半壁江山,主要採用Garmin自己的晶片產品。Garmin公司很像IT領域中的IBM,從地圖軟體到GPS設備、到核心晶片,是一個產業垂直集成的公司。在一些非獨立式GPS領域,Garmin也使用SiRF的晶片。
新興的GPS晶片公司幾乎在原有市場中都很難有立足之地,他們把目光主要瞄準了未來集成GPS的各種IT設備,如手機、數位相機、PDA、筆記本電腦,甚至隨身碟。
如果和計算設備集成在一起,GPS晶片的很多功能可以通過軟體完成,成本可以進一步降低。早在2004年SiRF公司就已經推出了這樣的簡化產品??軟體GPS。近期飛利浦也發布了類似產品,可以支持ARM處理器、Xscale處理器、x86處理器,完成各種GPS處理任務。集成的軟體GPS成本只有4~5美元。

2.主流GPS晶片

GPS晶片主要由射頻電路、軟體(固件)及存儲器處理器三部分組成。
既然配合筆記本電腦使用的主要是非獨立式GPS,那么我們在此將重點介紹SiRF的晶片產品。
(1)SiRFstarⅢ
SiRF晶片在2004年發布了最新的第三代晶片SiRFstarⅢ(GSW 3.0/3.1),使得民用GPS晶片在性能方面登上了一個頂峰,靈敏度比以前的產品大為提升。這一晶片通過採用20萬次/頻率的相關器(Correlators)提高了靈敏度,冷開機/暖開機/熱開機的時間分別達到42s/38s/8s,可同時追蹤20個衛星信道。2005年推出的最新非獨立式GPS接收機很多都採用了這一晶片。
我們強烈推薦用戶購買配備這一晶片的產品。採用這一晶片的部分產品如下:
- Fortuna SlimGPS -藍牙
- Globalsat BR-355 USB
- Globalsat BT-338-藍牙
- Globalsat SD-502 SDIO
- Guidetek GS-R238 (Holux子品牌) -藍牙+USB
- Haicom 303iii CF
- Haicom 305iii CF
- Haicom BT405iii -藍牙
- Holux GR-213 USB
- Holux GPSlim 236 -藍牙+USB
- Leadtek 9553/L/X -藍牙
- Leadtek 9825 -藍牙
- Royaltek RBT-2001-藍牙
(2)SiRFstarⅡe 和SiRFstarⅡe/LP
SiRFstarⅡe 是第一塊高性能的GPS晶片,發布於2002年。SiRFstarⅡe/LP(GSW2.3)是SiRFstarⅡe的低功耗版本。兩者都採用1920次/頻率的相關器,冷開機/暖開機/熱開機的時間分別達到45s/35s/8s,可同時追蹤12個衛星信道。應該說,這2款晶片的指標已經可以滿足日常套用需求,在2003年至2004年推出的非獨立式GPS產品大量採用這2種晶片。
目前採用這一晶片的部分產品如下:
- Fortuna ClipOn 藍牙
- Fortuna PocketXtrack CF
- Globalsat BR-305 (Semsons iTrek)
- Globalsat BT-308 (Dell/HP) 藍牙
- Haicom HI303MMF CF
- Holux GM210 USB
- Holux GR230 -藍牙
- Royaltek RBT-1000 藍牙
- Royaltek RBT-3000 -藍牙

(3)SiRF XT2和Xtrac

SiRF XT2晶片在SiRFstarⅡe/LP的基礎上增加了名為Xtrac的軟體功能,通過追蹤分析較弱的衛星信號來增強定位能力,在室內、車內等信號較弱的地方有一定作用。
在信號較弱的情況下,Xtrac可以增強GPS的定位能力。但是,Xtrac有時會因為判斷弱信號失誤而導致定位誤差加大,甚至會導致定位信息錯誤,這點在高速行駛中表現明顯。
總而言之,Xtrac是一個優點和缺點並存的技術,既沒有SiRF公司宣傳的那樣功能強大,也不會造成很多問題。
目前採用這一晶片的部分產品如下:
- Fortuna ClipOn 藍牙
- Globalsat SD-501 - SDIO
- Haicom HI303S - CF
- Holux GR231 -藍牙
- Holux GM270U CF
- Royaltek RBT-1000 v2 -藍牙2005年SiRF收購了摩托羅拉的GPS晶片業務,未來將合作在摩托羅拉的智慧型手機中集成GPS功能。無獨有偶,高通公司在增強型3G手機晶片CDMA2000EV-DO中也設計了集成的GPS功能。Nextel公司也正在使用SiRF的技術來實現其手機中的GPS功能。美國已經通過了法律,要求行動電話製造商在2007年必須把GPS接收機集成到產品中去,以提供定位和緊急呼叫功能,2007年已經是3G的時代。可見,儘管現在集成GPS功能的手機尚未進入主流市場,但是將來3G手機的中高端機型會普遍集成GPS功能。2005年7月,以歸國博士周文溢為核心的5名海外學人創業的西安華迅公司也推出了國內第一塊GPS晶片。儘管廠商林立,目前在非獨立式GPS領域中SiRF的地位就如同PC產業中的英特爾,主流產品幾乎全部採用SiRF晶片。因此,讀者只要了解SiRF晶片的幾個主要型號就可以了解非獨立式GPS的核心技術差異。我國的北京東方聯星科技有限公司研製出了北斗/GPS/GLONASS多模兼容導航晶片,目前晶片被命名為OTrack-32。OTrack-32晶片實現了當今世界上最快速的1秒熱啟動、國際最短的35秒冷啟動、穩定的1秒重捕獲的快速啟動能力。這是我國自主設計開發的國際上第一款高性能三系統兼容晶片,能夠同時接收BeiDou2(北斗)、GLONASS、GPS導航衛星信號,實現多系統聯合導航定位、測速、定時。
GPS是根據什麼來進行定位的?
GPS接收機在地面上接受位於天上的至少4顆GPS定位衛星的信號(電磁波)。根據定位信號到達GPS接收機的時間差,GPS接收機就可以計算出自己距離衛星的準確距離。又因為GPS定位衛星在天上的位置是已知的,所以可以通過公式,把這個位置和剛剛得到的距離,換算出GPS接收機在地面的位置(經緯度、海拔等等)。
GPS最新發展趨勢
車載導航系統的最新發展趨勢是利用藍牙(Bluetooth)無線技術,接收車載GPS傳送過來的信號。這樣,車載系統只需要接收和處理衛星信號,顯示裝置則負責地圖的存儲和位置的重疊。所以,如果已經有了掌上型電腦,只需要購買一個信號接收器和成圖軟體就可以了;掌上電腦就做到了一機多用。其實,很多手機已經具備了GPS的功能,若是加上了地圖的重疊功能,就可以變成一套移動導航系統。
GPS最近運用方案
2008年6月24日,Databeans最近發布的一份研究報告表示,全球定位系統(GPS)IC的需求在上升。晶片價格大幅下跌,並且開始在手機市場、以及成熟的PND和汽車市場尋求更多的機會。GPS設備利用的是多年前發射的一個基於軍事目的開發的美國衛星系統。我們在地面用接收器接收來自衛星的坐標數據。接收裝置與這些衛星互相傳送信號,確定接收器所在的位置,並且計算出經度、緯度、甚至高度。憑藉不斷地與衛星進的信號傳遞,接收器能夠在設定時間內採集數據,並計算出速度、距離和達到預設點的預計時間。GPS技術的套用曾受到成本的影響,但現在晶片價格大幅降低,越來越多的手機和汽車都配備了GPS功能,而且技術不斷在消費者領域得到普及。GPS電子設備的出貨量在2007年達到一億兩千六百萬台,年度複合增長率達到20%,2013年將達到5億台。

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