-- 作者:sy5231
-- 发布时间:2007/4/29 12:25:00
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GPS主流芯片 GPS主流芯片介绍 不同GPS产品在性能上的差异主要取决于核心芯片。您在购买GPS时所看到的各项技术指标都是由GPS芯片决定的,GPS未来的发展也是有核心芯片技术决定的。 在这里想讲一个题外话,GPS接收机的性能很大程度上受天线技术影响,但是天线千差万别,用户只需要了解天线技术的类型就可以了。GPS天线主要有螺旋天线和 平板天线。前者方向性不强,但增益也相对较小;后者具有较强的方向性,但增益也较强,适合平放在固定的地方使用。当然,天线的尺寸越大效果越好,部分产 品配备了可以外接的高增益天线,这类天线普遍采用螺旋天线,因为外接天线尺寸变大以后,增益不成问题,对方向性更敏感。 下面我们转入正题。 1.GPS芯片的发展和展望 2003年以后GPS芯片产业如雨后春笋般呈现出一种蓬勃发展的局面。目前设计生产GPS芯片的厂家超过10家,包括美国SiRF(瑟孚)、Garmin(高明)、摩托罗拉、索尼、 富士通、飞利浦、Nemerix、uNav、uBlox等。 2005年SiRF收购了摩托罗拉的GPS芯片业务,未来将合作在摩托罗拉的智能手机中集成GPS功能。无独有偶,高通公司在增强型3G手机芯片CDMA2000 EV-DO中也设计了集成的GPS功能。Nextel公司也正在使用SiRF的技术来实现其手机中的GPS功能。 美国已经通过了法律,要求移动电话制造商在2007年必须把GPS接收机集成到产品中去,以提供定位和紧急呼叫功能,2007年已经是3G的时代。可见,尽管现在集成 GPS功能的手机尚未进入主流市场,但是将来3G手机的中高端机型会普遍集成GPS功能。 2005年7月,以归国博士周文溢为核心的5名海外学人创业的西安华迅公司也推出了国内第一块GPS芯片。 尽管厂商林立,目前在非独立式GPS领域中SiRF的地位就如同PC产业中的英特尔,主流产品几乎全部采用SiRF芯片。因此,读者只要了解SiRF芯片的几个主要型号就 可以了解非独立式GPS的核心技术差异。 另外,Garmin在独立式GPS设备市场中占有半壁江山,主要采用Garmin自己的芯片产品。Garmin公司很像IT领域中的IBM,从地图软件到GPS设备、到核心芯片,是一个 产业垂直集成的公司。在一些非独立式GPS领域,Garmin也使用SiRF的芯片。 新兴的GPS芯片公司几乎在原有市场中都很难有立足之地,他们把目光主要瞄准了未来集成GPS的各种IT设备,如手机、数码相机、PDA、笔记本电脑,甚至U盘。 如果和计算设备集成在一起,GPS芯片的很多功能可以通过软件完成,成本可以进一步降低。早在2004年SiRF公司就已经推出了这样的简化产品——软件GPS。近期飞 利浦也发布了类似产品,可以支持ARM处理器、Xscale处理器、x86处理器,完成各种GPS处理任务。集成的软件GPS成本只有4~5美元。 2.主流GPS芯片 GPS芯片主要由射频电路、软件(固件)及存储器、处理器三部分组成。 既然配合笔记本电脑使用的主要是非独立式GPS,那么我们在此将重点介绍SiRF的芯片产品。 (1)SiRFstarⅢ SiRF芯片在2004年发布了最新的第三代芯片SiRFstarⅢ(GSW 3.0/3.1),使得民用GPS芯片在性能方面登上了一个顶峰,灵敏度比以前的产品大为提升。这一芯片通过采用20万次/频率的相关器(Correlators)提高了灵敏度,冷开机/暖 开机/热开机的时间分别达到42s/38s/8s,可同时追踪20个卫星信道。2005年推出的最新非独立式GPS接收机很多都采用了这一芯片。 我们强烈推荐用户购买配备这一芯片的产品。采用这一芯片的部分产品如下: - Fortuna SlimGPS -蓝牙 - Globalsat BR-355 USB - Globalsat BT-338-蓝牙 - Globalsat SD-502 SDIO - Guidetek GS-R238 (Holux子品牌) -蓝牙+USB - Haicom 303iii CF - Haicom 305iii CF - Haicom BT405iii -蓝牙 - Holux GR-213 USB - Holux GPSlim 236 -蓝牙+USB - Leadtek 9553/L/X -蓝牙 - Leadtek 9825 -蓝牙 - Royaltek RBT-2001-蓝牙 (2)SiRFstarⅡe 和SiRFstarⅡe/LP SiRFstarⅡe 是第一块高性能的GPS芯片,发布于2002年。SiRFstarⅡe/LP(GSW2.3)是SiRFstarⅡe的低功耗版本。两者都采用1920次/频率的相关器,冷开机/暖开机/热开机的时间分别 达到45s/35s/8s,可同时追踪12个卫星信道。应该说,这2款芯片的指标已经可以满足日常应用需求,在2003年至2004年推出的非独立式GPS产品大量采用这2种芯片。 目前采用这一芯片的部分产品如下: - Fortuna ClipOn 蓝牙 - Fortuna PocketXtrack CF - Globalsat BR-305 (Semsons iTrek) - Globalsat BT-308 (Dell/HP) 蓝牙 - Haicom HI303MMF CF - Holux GM210 USB - Holux GR230 -蓝牙 - Royaltek RBT-1000 蓝牙 - Royaltek RBT-3000 -蓝牙 (3)SiRF XT2和Xtrac SiRF XT2芯片在SiRFstarⅡe/LP的基础上增加了名为Xtrac的软件功能,通过追踪分析较弱的卫星信号来增强定位能力,在室内、车内等信号较弱的地方有一定作用。 在信号较弱的情况下,Xtrac可以增强GPS的定位能力。但是,Xtrac有时会因为判断弱信号失误而导致定位误差加大,甚至会导致定位信息错误,这点在高速行驶中表 现明显。 总而言之,Xtrac是一个优点和缺点并存的技术,既没有SiRF公司宣传的那样功能强大,也不会造成很多问题。 目前采用这一芯片的部分产品如下: - Fortuna ClipOn 蓝牙 - Globalsat SD-501 - SDIO - Haicom HI303S - CF - Holux GR231 -蓝牙 - Holux GM270U CF - Royaltek RBT-1000 v2 -蓝牙 关于“三代芯片” 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SIRF(Sirf ) (2) SONY(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12—24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16、18、20、24……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(-150—195dB)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-38(16通道,3代) 500-700元/块。 10.结论: 总之,了解关注三代芯片,切勿神话三代芯片,“不管黑猫、白猫抓住老鼠就是好猫”,理论联系实际,适合自己的就是最好的。 提供一个 正翰 BT-1000 三代芯片蓝牙GPS”作为代表性的例子。供大家参考。 详细的规格参数请看这里:BT-1000规格参数 专业评测介绍:千元蓝牙GPS新品Gonav BT-1000评测 以上观点,仅供参考,多提意见。 芯片知识:
瑞士nemerix芯片世界上功耗最小的芯片解决方案提供商 NemeriX是一家得到风险资本支持的无晶圆半导体公司,专门致力于为飞速发展的GPS 和无线行业提供适用的超低功率射频和基带集成电路。Nemerix 芯片组别具一格地整合了创新硅架构和全定制版图设计技术,是当今世界功率最低的GPS 解决方案。总部设在瑞士Manno 的NemeriX 在全球设立了办事处和销售网络。NemeriX 公司喜获多份用于Galileo GPS芯片组的 ESA和 GJU 开发合同。 缩小系统的占用空间,降低系统成本,对于促进GPS 应用市场的发展至关重要。NemeriX在硅设计,包括模拟/射频、数字、硬件和软件分区以及先进的包装方面,实现了重大创新,在系统成本和规模方面为行业设立了基准。 NemeriX产品亮点包括全球功率最低的GPS 芯片组(在1 fix/s 条件下为25 mW)和最新发布的室内A-GPS解决方案。 除供应芯片组以外,NemeriX还提供用于快速完成产品集成的全套解决方案,包括评估板、系统软件参考设计、用户资料、在线支持和在线访问NemeriX设计者以及应用工 程师。 NemeriX提供的产品包括模拟射频接收器和数字基带处理器。这些是构成GPS的重要组件。 就当今的技术水平来看,最成功的GPS接收器采用两个芯片。尽管采用单芯片(单片电路)的产品也存在,但其性能却无法与目前采用双芯片的产品媲美。NemeriX充分利 用SiGe (硅锗)技术优势,并结合使用适用于双晶粒解决方案的标准CMOS 技术。NemeriX的产品优势充分体现在了车辆、航空、军事上。甚至将产品放入铁盒内、放在汽车车座下都能准确地接收到信号。NemeriX的敏感度得益于NemeriX NJ1006A 与NJ1030A基带处理器发生的耦合,敏感度性能得到大幅度提升。
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