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GPS方案对比分析
作者:徐纯祥
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由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点,作为先进的测量手段和新的生产力,目前在车载定位、导航仪、个人手持产品、航海、航空航天以及生产测量等多个领域都有广泛的应用。

综合现有GPS方案,主要有以下几种:

1、软件GPS方案,这种方案借助于整机系统中的CPU、DSP等额外的处理能力,来实现对RF前端芯片接收到的GPS卫星信号进行处理,特点是只需要RF前端芯片,低成本,但会占用一定的系统整机资源和运算能力,在一些资源本就有限的场合将可能影响GPS接收性能;

2、硬件GPS方案,借助于方案中独立的处理器和存储器,将RF前端接收的微弱GPS信号进行捕获和相关检测(correlator),从而实现定位、跟踪、导航等应用,方案特点是GPS方案是一个独立系统,输出数据多为标准数据(遵循NEMA-0183协议),使用简单,容易调试出比较优异的性能,但成本相对较高;

3、半软半硬方案,该方案的特点是将GPS基带的相关检测(correlator)部分通过硬件IP来实现,而解算部分则借助于整机系统中的CPU或DSP来进行处理,方案特点是在一定程度上降低整机成本的同时,采用硬件来实现相关检测(correlator),比较容易保证GPS接收机的接收性能,但方案灵活性比较受限制。

以上几种方案,在市场都有相应的应用,软件GPS方案常见于一些整机资源比较充足的应用中,半软半硬方案则在目前PND市场占据有绝对的地位,而硬件GPS方案由于其对系统依赖性小,常见于车载、航海航空、测量、跟踪、MID等领域,代表厂商有u-blox以及SiRF III等GPS方案。

为助力国内GPS市场,打破目前GPS市场芯片都依靠进口的状况,天玖隆科技携手原厂灵芯集成一起自2010年重磅推出了系列GPS芯片组,芯片组包含2颗芯片,分别是射频前端RF芯片和GPS基带处理芯片。

灵芯集成推出RF低中频前端射频芯片(S402)集成了高性能GPS接收机所需的全部射频和模拟电路,包括片上低噪声放大器,完成下变频功能的混频器,以及基带模拟电路,并支持符号位和幅度位的1/2两比特数据输出。还集成了一个完整的整数分频频率合成器,并且支持从13MHz到26MHz的所有常用的晶振频率。芯片基于CMOS工艺制程,具有低成本、低功耗、高灵敏度等特点,特别适用于手持/车载GPS接收机等移动终端产品。

同时灵芯集成还推出基带处理芯片(S411)是一款用于GPS接收机的完整的基带信号处理器。 S411单片集成了一个捕获搜索引擎,48信道的相关器阵列,32位RISC CPU,以及相关的外部接口电路。 在更低的系统成本下,实现了更高的集成度和更低的功耗。

目前,天玖隆科技---灵芯集成GPS系列芯片已在航海、个人手持产品(MID、PND)、车载定位、车辆跟踪管理等市场得到了客户的验证和使用,并帮助客户实现了GPS方案成本的有效降低。下图SGM2-9016E GPS模块是灵芯集成专门为当前的车载和个人定位跟踪产品设计的模块产品。

由于GPS模块是一个极低信号接收系统,它对电源的纹波与稳定性极度敏感,在设计中推荐用一颗独立的LDO来实现SGM2-9016E的电源供电。同时为了保证GPS 模块基带中的星历数据的保存,提高启动(热启动)速度,需要由一个V_BAT电源给基带内部的SRAM供电,SGM2-9016E的推荐电源电压为2.5V,实际使用中可以通过串接一个使用一颗BAT54C双二极管芯片来实现电池供电和VDD供电的切换,以提高V_BAT电池供电时间。

另外,灵芯集成GPS芯片/模组进行设计也需要遵循一些基本设计原则:

1)GPS有源天线需要正对天空,并且在使用时需保证GPS有源天线比wlan/3g天线、排线、摄像头都高,如果比较难以实现,则需尽量让GPS有源天线远离;

2)有源天线Ground部分要尽量高于整机电路板的Ground,在模具上需为天线设计一个固定卡槽;

3)GPS有源天线UFL接头需要靠近GPS模块,其PCB走线应控制为50欧姆,并且要尽量短;

4)GPS模块在主板布局时,需远离DDR、WLAN、CPU等高速电路部分,一般来讲CPU、DDR是主板最大的EMI干扰源,设计时一般需要独立屏蔽,而WLAN、USB、HDMI等往往也需要进行独立屏蔽。

综述,在当今SOC非常流行的趋势下,天玖隆科技携手原厂---灵芯集成推出的两片式方案具有更大的灵活性和兼容性。客户可采用天玖隆科技---灵芯集成S411基带信号处理器和S402射频芯片即可组成一个性价比非常高的全硬GPS接收机方案,如客户追求更低成本,则可考虑采用S402高性能射频芯片搭配软件GPS,以最低的成本实现不错的GPS接收机方案。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2011-9-22)
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