GPS接收器架構(gòu)與設(shè)計挑戰(zhàn)

　　
圖4　A-GPS工作模式示意圖
資料來源：Global Locate

　　所謂的輔助式GPS(Assisted GPS, A-GPS)。A-GPS的運作架構(gòu)上又可以分為兩大模式，一是由電信運營商來提供輔助信息的模式，一是由設(shè)備制造商所提供的輔助模式。運營商的A-GPS架構(gòu)又可分為為控制平面(Control plane)和用戶平面(User plane)兩種作法，這類的模式能夠提供質(zhì)量穩(wěn)定、實時且準確的輔助信息，但建置成本極高，而且用戶必須負擔額外的聯(lián)機或服務(wù)成本。

　　為了打破運營商的控制，有些GPS設(shè)備或芯片公司(如u-blox或已被Broadcom并購的Global Locate)已開始提供免費的輔助數(shù)據(jù)。Global Locate 公司提出LTO(Long-Term Orbit)技術(shù)，能將廣播星歷數(shù)據(jù)的有效時間延長到2~10天；u-blox也提出AlmanacPlus技術(shù)，它可使用十天至兩周左右，但所提供位置的準確性會隨著時間而下降，下載后前幾天準確度最高，時間愈久準確度就愈低，因此最好能經(jīng)常維持數(shù)據(jù)的更新。

　　在A-GPS的架構(gòu)中，會由GPS全球參考網(wǎng)絡(luò)(Worldwide Reference Network, WWRN)所建置的基站來監(jiān)控衛(wèi)星的移動，并持續(xù)將觀測到的數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)中的中央服務(wù)器，通過此服務(wù)器來計算預(yù)測衛(wèi)星未來的移動位置等數(shù)據(jù)；這些輔助數(shù)據(jù)會再傳送給通信網(wǎng)路中的A-GPS服務(wù)器，當具A-GPS功能的終端器尋求輔助數(shù)據(jù)時，就能通過GSM、GPRS、CDMA或UMTS等移動通信網(wǎng)路來實時傳送，稱為聯(lián)機式的A-GPS。另一種方式是讓用戶以離線的方式預(yù)先下載這些輔助數(shù)據(jù)，該用戶可在他方便的時間通過因特網(wǎng)或移動網(wǎng)絡(luò)來進行下載。

GPS接收器設(shè)計挑戰(zhàn)

　　今日的GPS市場競爭愈來愈激烈，為了實現(xiàn)市場區(qū)別，GPS設(shè)備有必要發(fā)展出應(yīng)對策略。就一般性PND的市場來說，由于獨立型設(shè)備的定位技術(shù)已發(fā)展到可接受的程度，因此未來有幾種走向，一是朝更多附加功能發(fā)展，例如整合Wi-Fi、藍牙(BT)及UWB等無線功能，以及AM/FM收音機、移動電視、視信輸入(Video in)等AV影音功能，也可導(dǎo)入硬盤(HDD)、觸控面板及外部喇叭輸出等功能。SiRF并購Centrality的原因，正是希望發(fā)展出屬于自己的一套整合應(yīng)用平臺。

　　另一個走向則是往更高功能發(fā)展，例如提供能夠更快定位的A-GPS功能與服務(wù)、提升定位追蹤的靈敏度，或是加入MEMS運動傳感器，為汽車提供不中斷的定位功能。在PND或內(nèi)裝式GPS中導(dǎo)入三軸加速度計和陀螺儀(Gyroscope)或磁羅盤等MEMS組件，就能夠在GPS信號不良時進行替代性的方位推估工作。

　　其原理是通過三軸加速度計所提供的加速度及運動方向變化，以及陀螺儀的轉(zhuǎn)向測量，來計算出車輛位移上的改變，并繼續(xù)在地圖上顯示導(dǎo)航的功能。在短距離內(nèi)，DR系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)比GPS的信號來得準確，不過，當時間增加時，誤差累積效應(yīng)會愈來愈大，導(dǎo)航的精確度就會大幅下降。

　　還有一個重要的發(fā)展趨勢，就是軟件式GPS的開發(fā)。所謂軟件式GPS是運用GPU或手機的基帶/應(yīng)用處理器和GPS軟件來取代今日的GPS基帶功能，這對于PND來說可以省下約5美元的系統(tǒng)成本。除了降低成本外，軟件式的GPS接收器方案還有助于縮小設(shè)計尺寸及提升設(shè)計彈性，讓產(chǎn)品能隨著新功能、新規(guī)格的演進而進行升級。不過，軟件式GPS仍得克服性能不佳、整合不易，而且會占用極大的處理器資源等設(shè)計難題。