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GPS设计全攻略 |
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一、 GPS 基础知识
二、 GPS 应用基础
三、 GPS 接收机原理图
四、 GPS 模块
五、 手机 - GPS 导航方案
六、 PDA - GPS 导航方案
七、 笔记本电脑 - GPS 导航方案
八、 GPS 一体机 - GPS 导航方案
九、 选择GPS 方案所应考虑的几个方面
十、 主流GPS 方案供应商盘点
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| 九、选择GPS 方案所应考虑的几个方面 |
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1、GPS 芯片
导航的准确性，最关键的是接受卫星信号的精度和算法。而卫星接收性能，主要由GPS 的芯片决定。GPS的芯片相当于电脑的CPU。现在主流的是Sirf(瑟浮)三代芯片。具有20 个卫星通道（sirf 二代有12 个通道）。其他的还有sony 的芯片和瑞士的RFMD 芯片。这些芯片在实际使用中的效果，和sirf 的有明显的差距。
2、GPS 电源
人们在使用GPS 的时候，一般都是在车上或者户外，而且有的时候，导航时间会比较长（比如长途旅行）。因此，在选择GPS 的时候，要注意GPS 的电源或者电池的能力。对于车载，一般的蓝牙GPS 和一体机都有车载充电器。在徒步旅行时，各个产品的电池设计思路不同：有的采用和诺基亚电池通用的电池，让诺基亚手机用户有很多电池备用。有的采用大容量电池。有的干脆配备可以外接的干电池盒。这些都可以解决电源问题，关键看哪一种更适合自己。
3、GPS 天线
GPS 天线可以增强接受能力，同时扩展接受范围。比如屋子里面收不到信号，通过天线，可以引导屋外。sirf 三代芯片的GPS，在绝大部分使用情况下，都不用GPS 天线。在贴金属膜的车内，一般也不需要。但是在特殊的情况下，比如天气情况不好、高层建筑物遮挡等情况下，可以购买天线最为备用。信号好的时候，安装天线也可以提高信号强度。
4、GPS 产品特点
可以说，每一款GPS 产品，在设计的时候，都会有它的侧重点。一个产品不可能十全十美。比如有的机器侧重性价比，有的侧重小巧时尚美观，有的侧重功能多样性，有的使用大容量电池。因此，在选择的时候，也要根据自己的实际需要、喜欢类型和准备投入的多少来选择。
5、信誉
应选择一些市场美誉度和知名度较高的产品。这样的产品质量可靠、稳定，监控准确且实时到位，可以确保车辆安全和管理方便。如市场上常见的四方通信车载GPS、华强等。 |
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| 十、主流GPS 方案供应商盘点 |
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GPS 系统最初定位于军事、航空、航海等专业领域，但近年来随着技术的发展，体积、功耗和成本都得到极大改善，同时也受到消费者需求和政府法规的推动，GPS 系统在民用市场开始显山露水，已在汽车导航系统和手持设备中得到了广泛的应用。
一台GPS 设备关键的元件有天线、低噪音放大器(LNA)、射频接收转换(RF Section)、数字部分(也称数字基带，Digital Baseband)、微处理器(Microprocessor)、微处理器周边外设(Processor Peripherals)、输入输出和驱动(I/OandDriver)等几个部分。芯片提供商也强手如云，包括SiRF、u-blox、Ti、AnalogDevices、NXP、高通、英飞凌、索尼、意法半导体、Trimble(天宝)、Atmel、SiGe、u-Nav 等等。下面将
对其中一些代表厂商的产品绝活一一盘点，让大家对主流GPS 芯片供应商有一个大致的了解。 |
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| SiRF 公司 |
SiRF 是GPS 芯片的龙头供应商，产品线完整，能够提供完整的解决方案。该公司成立于1995 年，2001 年的销售额为1500 万美元，2005 年增长到16520 万美元，2006 年上半年则比2005 年同期增长69%，预计2006年销售额达到2.8 亿美元，5 年间销售额增长近20 倍。
代表产品：基于SiRFstarIII 架构的芯片GSC3e/LP 与GSC3f/LP、GSC3LT 与GSC3LTf、GSC3LTi and GSC3Ltif，基于SiRF Instant 架构的GSCi-5000。基于SiRF starIII 架构的新芯片组配备20 万个相关器等，具有-159dBm 顶尖的接收灵敏度和低功耗，为便携式和无线产品制造商提供了低功耗的GPS 解决方案。针对不同的应用，SiRF starIII 产品在尺寸、功耗、性能上做了不同的优化，带有"f"标号的产品集成了闪存。这些新产品是SiRF 在2004 年2 月推出的"GSC3f"与"GSC3"的低功耗升级产品
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| Nemerix |
NemeriX 提供的产品包括模拟射频接收器和数字基带处理器。超低噪音GPS 接收器NJ1006A 采用双超外差架构，具备低噪音和功耗： 放大器噪音为1.6 dB，功耗为10mW@ 1Fix/s，采用5x5mm 28 针QFN 封装。其基带处理器产品包括NJ1030A 和NJ2020。NJ1030A 采用128 针 10x10 毫米 BGA 或者 128 针 7x7 毫米uBGA 封装，采用V8 Sparc 32 位 RISC 内核，具有高速片上存储器、支持64 Mb 外部存储器，功耗仅为 15mW@ 1Fix/s，多接口便于与用户硬件集成。近期推出的NJ2020 是针对基于主机的应用（比如PDA 或手机）开发的。NJ2020 室内灵敏度达-158dBm，采用6×6 BGA 封装，功耗仅为40mW。NJ2020 处理器利用PDA 或移动电话上主板的存储器和处理器资源。这种结构可实现快速集成，并因为利用现成主板资源而降低了系统价格。
其高集成度的NJ1836 成功地将NJ1006A 和NJ1030A 集成于一个设备中。 NJ1836A 具有一系列支持PDA 和便携式媒体播放器的特性。它专为小型电池驱动GPS 接收器或无绳蓝牙GPS 接收器而设计，能够支持GPS和手机频率分配计划。其他特性包括支持有源或无源天线；支持WAAS 和EGNOS；单一6x9mm 微型球栅阵列（uBGA）封装；GPIO/UART/SPI 和模拟接口以及支持SRAM 和闪存的可扩展存储架构。
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| TI |
TI 的辅助 GPS (A-GPS) 解决方案在异步和同步蜂窝式网络内提供快速而精确的定位服务。这些解决方案在优化之后，适用于所有当前和发展中的无线标准（如 GSM、GPRS、EDGE、CDMA、UMTS 和 WCDMA）。TI 在2005 年推出的90nm 工艺技术的单芯片A-GPS 解决方案，GPS5300 NaviLink 4.0 单芯片采用TI DRP技术，可实现离散的GPS 解决方案，不仅具有最小系统占用面积（50mm2）、最低总体系统成本等特性，而
且还拥有低功耗、高性能等A-GPS 功能特性。为加速开发具备A-GPS 功能的手持终端，优化的GPS5300 单芯片还可与TI 3G 技术和OMAP 处理器相连接，以便为移动终端制造厂商提供完整的解决方案。
作为TI NaviLink A-GPS 系列解决方案的首款产品，GPS5300 能够为移动终端提供强大的定位功能，具体包括以下特性：
·业界最小型的离散A-GPS 解决方案，整个系统的电路板面积不足50 平方厘米；
·业界成本最低的完整A-GPS 系统，总体材料清单比现有GPS 解决方案缩减一半以上；
·具有片上集成电源管理功能的低功耗解决方案，可直接连接至电池，且能轻松集成到手机设计中；
·高性能A-GPS 解决方案，可在卫星信号较弱的情况下(符合3GPP 与3GPP2 运行标准，并超出A-GPS 性能要求)，实现TTFF(首次定位时间)，使用户能够快速了解当前的确切位置。为加速基于NaviLink 解决方案的A-GPS 移动电话的上市进程，TI 还与移动电话模块制造商之一Murata 协作，共同为移动终端OEM 厂商提供可选模块。
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| Atmel |
Atmel 的低功耗 GPS 模块芯片组高度集成并能极大节省制版空间。GPS 芯片组包括全面集成的RF 接收器芯片 ATR0600，16 通道基带芯片 ATR0620 和 SiGe 制作的LNA ATR0610。它为在蜂窝手机、PDA 、手表和个人定位器里及传统导航系统的 GPS 实现做了专门优化。仅需少量外围元件，极低功耗（< 100 兆瓦@ 1fix/sec）。
作为选择性扩充，除了前文提到的与u-blox AG 合作推出的单芯片ATR0635 外，Atmel 还与Magellan 推出新的 GPS 芯片组ATR0663。该芯片组整合了全球最新的 GPS 相关技术和一个以 ARM926EJ-S(TM) 为基础的微处理器。ATR0663 包括一个先进的 GPS 基带和一个具备集成 2D 图形加速器的 LCD 控制器（以实现 2048 x 2048像素的虚拟屏幕支持）、一个 AC97 音频控制器，以及一个图像传感器接口。多种输入/输出 (I/O) 选项，包括以太网 (Ethernet)、USB 2.0 Full Speed Host and Device、SD/MMC、TWI 和 USART，为 PND 应用提供了一个高针对性的片上系统 (SoC) 解决方案。此外，一个双外部总线接口和九层总线矩阵实现了快速内存存取 (Fast Memory Access) 和高吞吐量 (High Throughput)，而无需装载微控制器。跟踪灵敏度可达-159 dBm。
该芯片组可以与ATR0603 RF 接收器 IC、ATR0610 低噪音放大器兼容使用。
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| ST（意法半导体） |
ST 也能够提供面向GPS 应用的全系列解决方案，适用于车载与便携式导航系统。
STA2056 单芯片解决方案将基带和射频功能集成入一个小型QFN-68 封装，形成一个极其紧凑的解决方案，能提供准确的定位数据，同时削减系统尺寸和物料成本。这是业内第一个把射频电路植入一个数字单片GPS接收机内，可实现卫星跟踪和定位计算，无须外部主CPU 和存储器的半导体器件。这个单片GPS 外设包括一个CAN 2.0 B 有源接口和一个四通道12 位模数转换器。STA2056 适合车载远程信息处理和导航OEM 应用。此外,该器件还提供完整的可用接口：I2C（IC 互联）、UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和GPIO（通用输入输出）。内置的4KB 备份RAM 用于保存GPS 信息,优化系统启动性能。
STA2051 和STA2051GO GPS 处理器，加上一个无线前端接收器，可将GPS 功能与额外CPU 计算功率进行融合, 并可以装配一系列外设。由于它们卓越的灵活性与互操作性，这些芯片组是远程通信与导航平台的理想选择，能实现语音识别、文本语音转换、DSRC-数据短程通信、汽车无线电控制以及移动运算等应用。STA2051 配合其基带控制器软件库，能够在GPS 卫星可见度不高的都市城区和茂密的森林地带具有很高的
性能表现，新软件库增加一个叫做STrack1 的高灵敏度功能，这项功能可以在卫星可见度不高地区跟踪卫星，当重新进入卫星可见度高的地区时，具有很高的卫星数据采集灵敏度。此外，新软件库还提供"航位推测"定位功能，当无法接收GPS 卫星信号或信号较弱时， "航位推测"定位功能可以利用车载传感器执行定位任务。
此外，STA2051 的另一个版本STA2051E 含有一个外部存储器接口，用于应用软件或数据无法保存在内部闪存的应用场合。例如，在远程信息处理应用中，除执行GPS 功能外，该芯片还执行系统处理器的任务，这时用户代码远远超出了256KB。
最新一代的ST 导航/信息娱乐平台名为NaviFlex，其集成度更高：融合GPS 接收器和Nomadik 应用处理器，保证了汽车多媒体应用无与伦比的音频、视频和成像质量。
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| NXP |
恩智浦半导体 (NXP Semiconductors，原飞利浦半导体)在不久前结束的在美国内华达州拉斯维加斯举办的"消费电子展" (CES) 上展示了一个具有先进多媒体功能的低成本、便携式 GPS 设备完整解决方案。该解决方案基于恩智浦半导体的 Nexperia 移动多媒体处理器 PNX0190，包括恩智浦软件公司的 swGPSTMPersonal (一种用于 GPS 的软件解决方案) 以及 ALK 技术公司的 CoPilot 导航软件--为针对移动中的联接用户开发具有导航功能的、低成本的、具有丰富多媒体功能的便携式媒体播放器 (PMP) 的设计师提供他们所需要的一切软件功能。
传统 GPS 解决方案需要硬件 GPS 基带处理器。相比之下，该的解决方案利用在 PNX0190 多媒体处理器上运行的 swGPS Personal 来有效进行 GPS 计算。恩智浦的解决方案排除了昂贵的 GPS 基带芯片，从而降低了材料成本；其基于软件的方式具有灵活性并能适应未来不断发展的市场，能够在新的功能问世时实现现场升级。
恩智浦的解决方案成功地将高质量导航功能与丰富的多媒体处理结合在一起，包括 MP3 播放、标准的以及高清晰的视频播放及录制、调频收音机、图像存储和游戏等。
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