GPS模塊的性能指標及常見問題分析

GPS 模塊就是GPS信號接收器,它是一個可以用無線藍牙或有線方式與電腦或手機連接，將它接收到的GPS信號傳遞給電腦或手機中的GPS軟件進行處理。我們常說的GPS定位模塊稱為用戶部分，它像“收音機”一樣接收、解調(diào)衛(wèi)星的廣播C/A碼信號，中以頻率為1575.42MHz。GPS模塊并不播發(fā)信號，屬于被動定位。

GPS模塊的應(yīng)用關(guān)鍵在于串口通信協(xié)議的制定，也就是模塊的相關(guān)輸入輸出協(xié)議格式。它主要包括數(shù)據(jù)類型與信息格式，其中數(shù)據(jù)類型主要有二進制信息和NMEA全國海洋電子協(xié)會數(shù)據(jù)信息。這兩類信息可以通過串口與GPS接收機進行通信。

GPS模塊通過運算與每個衛(wèi)星的偽距離，采用距離交會法求出接收機的得出經(jīng)度、緯度、高度和時間修正量這四個參數(shù)，特點是點位速度快，但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛(wèi)星參與計算，稱為3D定位，3顆衛(wèi)星即可實現(xiàn)2D定位，但精度不佳。GPS模塊通過串行通信口不斷輸出NMEA格式的定位信息及輔助信息，供接收者選擇應(yīng)用。

GPS模塊主要的性能指標

GPS模塊性能指標主要有接收靈敏度、定位時間、位置精度、功耗、時間精度等。

模塊開機定位時間在不同的啟動模式下有很大不同。一般來說，冷啟動時間是指模塊內(nèi)部沒有保存任何有助于定位的數(shù)據(jù)的情況，包括星歷、時間等，一般標稱在1分鐘以內(nèi);溫啟動時間是指模塊內(nèi)部有較新的衛(wèi)星星歷(一般不超過2小時)，但時間偏差很大，一般標稱在45秒以內(nèi);熱啟動時間是指關(guān)機不超過二十分鐘，并且RTC時間誤差很小時的情況。一般標稱在10秒以內(nèi);重新捕捉時間就如同汽車鉆過了一個隧道，出隧道時重新捕捉衛(wèi)星。一般標稱在4秒以內(nèi)。

如果GPS模塊在定位后放的時間很久，或模塊在定位后運輸?shù)綆装俟镆酝獾牡胤?，這樣模塊內(nèi)部有星歷，但是這個星歷是錯誤的或不具有參考意義的。在這些情況下，定位時間可能要幾分鐘甚至更久的時間。所以一般GPS模塊出廠時要將模塊內(nèi)部的星歷等數(shù)據(jù)清掉，這樣客戶拿到模塊后可以冷啟動方式快速定位。

定位精度可在靜態(tài)與動態(tài)情況下進行考察，且動態(tài)定位效果優(yōu)于靜態(tài)定位。GPS模塊所標稱的定位參數(shù)是指在完全開放的天空下，衛(wèi)星信號優(yōu)良的情況下測得。所以在常規(guī)的測試中很難達到標稱的定位時間與定位精度。常見的水平定位精度描述方式有兩種：一是CEP，即圓概率誤差，意指測出的點有50%的概率位于一個以真實坐標為圓心，以m為半徑的圓內(nèi);二是DRMS，即二維均方根誤差，意指測出的點有約95.5%的概率位于一個以真實坐標為圓心，以m為半徑的圓內(nèi)。

GPS模塊的定位精度取決于很多方面，比如來自于GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星鐘差及軌道差、可見GPS衛(wèi)星數(shù)量及幾何分布、太陽輻射、大氣層、多徑效應(yīng)等。另外，同一個GPS模塊，還會因為天線及饋線質(zhì)量、天線位置和方向、測試時間段、開放天空范圍及方向、天氣、PCB設(shè)計等原因產(chǎn)生不同的定位誤差。即使是同一個廠家同一個型號的不同GPS模塊使用天線分集器同時進行測試時，靜態(tài)漂移量也會有差別。

使用GPS模塊出現(xiàn)的問題分析

1. GPS模塊的16通道是什么含義?

GPS模塊(gps是什么)有一個通道數(shù)量的參數(shù)，例如最新型的為16通道，它表示該模塊最大可以同時和16顆衛(wèi)星建立通訊，模塊只有同時收到3顆以上衛(wèi)星信號后，經(jīng)過復(fù)雜運算后才能獲得正確的定位數(shù)據(jù)，如果同時通訊的衛(wèi)星顆數(shù)越多，模塊就能越快越準確地獲得定位數(shù)據(jù)，在地球表面只有在地理條件特別理想的條件下才可能同時與16顆衛(wèi)星通訊，一般的城市環(huán)境下通常可以同時和4～8顆衛(wèi)星同時通訊。

2. GPS模塊為什么開機后很長時間才能獲得定位數(shù)據(jù)?

GPS模塊有冷開機和熱開機兩個參數(shù)，如果GPS模塊初次通電，或者移動超過1000公里后通電時，模塊要重新計算一次星歷數(shù)據(jù)，一般需要1～5分鐘，然后將星歷數(shù)據(jù)存儲在模塊內(nèi)部，靠模塊內(nèi)部的鋰電池保存數(shù)據(jù)，這叫冷開機，需要較長的時間。如果下次開機，因為鋰電池已經(jīng)保存了有效的星歷數(shù)據(jù)，所以能快速定位，一般在30秒以內(nèi)，所以叫熱開機，如果模塊斷電時間超過10小時，鋰電池放電放光，那么再開機也相當(dāng)于冷開機。

3. 如果出現(xiàn)長時間無法冷開機時怎么辦?

只有在極少數(shù)情況下會出現(xiàn)超過15分鐘無法冷開機，這時一般只要將GPS模塊重新斷電開機或者將GPS是否接反,還有一種情況就是它的保護管子鉗位或是損壞,在緊急情況下可以先拆除保護二極管先進行通訊操作,以后再具體實驗.

GPS模塊在實際應(yīng)用中經(jīng)常作為時間基準，輔以模塊內(nèi)部的RTC，可獲得非常高精度的時間參考，為產(chǎn)品的設(shè)計提供了很大的方便。至于GPS測速，只是在獲得經(jīng)緯度的基礎(chǔ)上，進行簡單的計算實現(xiàn)的一種擴展應(yīng)用。