車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)GPS採(cǎi)用差分定位（DGPS）的輔助定位模式，如美國(guó)的WAAS或歐洲的EGNOS系統(tǒng)時(shí)，則需輸出RTCM或NTRIP 1.0的協(xié)定格式。此外，由于不同的接收機(jī)所提供的原始資料格式通常會(huì)不同，當(dāng)有需要針對(duì)不同型號(hào)接收機(jī)收集的資料進(jìn)行統(tǒng)一處理，就必須建立 GPS 通用資料交換格式，目前業(yè)界普遍採(cǎi)用的格式為RINEX。

GPS硬體架構(gòu)選擇要領(lǐng)
綜上所述，一部車(chē)載GPS的硬體系統(tǒng)架構(gòu)中，主要的單元包括天線、RF前端、基頻/相關(guān)器、處理器核心，此外，還包括記憶體、匯流排介面。這些單元可以採(cǎi)離散式（discrete）的作法來(lái)提高設(shè)計(jì)上的彈性，也能採(cǎi)整合式的策略，將多個(gè)單元整合為一顆系統(tǒng)單晶片（SoC）、單封裝（SiP）或模組，以降低設(shè)計(jì)的難度及成本。

當(dāng)系統(tǒng)工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須在效能、成本與彈性三大評(píng)量要件中進(jìn)行選擇。以效能來(lái)說(shuō)，GPS接收器的效能指標(biāo)有四項(xiàng)，分別是：準(zhǔn)確性（Position accuracy）、靈敏度（Sensitivity）、第一次定位時(shí)間（Time to first fix，TTFF）及通道數(shù)量（channel number）。當(dāng)這四項(xiàng)效能指標(biāo)都要求達(dá)到最高時(shí)，就必須強(qiáng)調(diào)接收器的處理器效能、相關(guān)器通道數(shù)量、記憶體容量及高速的對(duì)外連結(jié)介面，如此一來(lái)，產(chǎn)品的成本自然會(huì)大幅提升，這時(shí)大眾市場(chǎng)未必能夠接受，因此往往必須做一些必要的妥協(xié)。

目前的技術(shù)已能將GPS接收器架構(gòu)中的射頻及基頻整合在一起，而高整合度的產(chǎn)品能提供更佳的成本效益。以ST的STA2056為例，它將基頻與射頻功能整合于小型的QFN-68封裝之中。它在基頻部分採(cǎi)用ARM7TDMI為核心，時(shí)脈可高達(dá)66MHz；在射頻部分為主動(dòng)天線系統(tǒng)，含有易與被動(dòng)天線連接的介面；此外，它還內(nèi)建ROM及SRAM記憶體。由于只需要用到少數(shù)的外部元件，因此能降低總體物料（BOM）成本；其小尺寸能讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為輕薄短小，而且具有低功耗的優(yōu)勢(shì)；不僅如此，此類(lèi)整合性產(chǎn)品也讓工程師省下調(diào)校射頻與基頻整合的研究心力，能加速產(chǎn)品上市時(shí)間。其架構(gòu)請(qǐng)參考（圖二）。
　

圖二. 具成本效益的GPS接收器架構(gòu)，以STA2056為例
　

如果強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)上的彈性，通常會(huì)選擇射頻與基頻分離的方案，在基頻元件方面還會(huì)嵌入Flash的記憶體，并支援較豐富的匯流排介面。以ST的STA2058為例，它整合了32位元微處理器ARM7TDMI和一個(gè)嵌入式快閃記憶體（embedded flash），并廣泛支援CAN、SPI、UART、I2C、USB等介面，以及RTCA-SC159／WAAS／EGNOS等GPS系統(tǒng)。此外，STA2058EX更擁有外接記憶體介面，可以用作遠(yuǎn)端資訊處理服務(wù)平臺(tái)，允許免黏接邏輯（glueless）而與外部裝置（如：GSM/GPRS模組、晶片卡、音頻功能DSP）相連，非常適用于車(chē)輛應(yīng)用。其架構(gòu)請(qǐng)參考（圖三）。
　

圖三. 具彈性的GPS接收器架構(gòu)，以STA2058為例