车载GPS导航系统设计

作者：时间：2012-08-13 来源：网络收藏

当GPS採用差分定位（DGPS）的辅助定位模式，如美国的WAAS或欧洲的EGNOS系统时，则需输出RTCM或NTRIP 1.0的协定格式。此外，由于不同的接收机所提供的原始资料格式通常会不同，当有需要针对不同型号接收机收集的资料进行统一处理，就必须建立 GPS 通用资料交换格式，目前业界普遍採用的格式为RINEX。

GPS硬体架构选择要领
综上所述，一部车载GPS的硬体系统架构中，主要的单元包括天线、RF前端、基频/相关器、处理器核心，此外，还包括记忆体、匯流排介面。这些单元可以採离散式（discrete）的作法来提高设计上的弹性，也能採整合式的策略，将多个单元整合为一颗系统单晶片（SoC）、单封装（SiP）或模组，以降低设计的难度及成本。

当系统工程师在进行设计时，必须在效能、成本与弹性三大评量要件中进行选择。以效能来说，GPS接收器的效能指标有四项，分别是：准确性（Position accuracy）、灵敏度（Sensitivity）、第一次定位时间（Time to first fix，TTFF）及通道数量（channel number）。当这四项效能指标都要求达到最高时，就必须强调接收器的处理器效能、相关器通道数量、记忆体容量及高速的对外连结介面，如此一来，产品的成本自然会大幅提升，这时大众市场未必能够接受，因此往往必须做一些必要的妥协。

目前的技术已能将GPS接收器架构中的射频及基频整合在一起，而高整合度的产品能提供更佳的成本效益。以ST的STA2056为例，它将基频与射频功能整合于小型的QFN-68封装之中。它在基频部分採用ARM7TDMI为核心，时脉可高达66MHz；在射频部分为主动天线系统，含有易与被动天线连接的介面；此外，它还内建ROM及SRAM记忆体。由于只需要用到少数的外部元件，因此能降低总体物料（BOM）成本；其小尺寸能让产品设计更为轻薄短小，而且具有低功耗的优势；不仅如此，此类整合性产品也让工程师省下调校射频与基频整合的研究心力，能加速产品上市时间。其架构请参考（图二）。

图二. 具成本效益的GPS接收器架构，以STA2056为例

如果强调设计上的弹性，通常会选择射频与基频分离的方案，在基频元件方面还会嵌入Flash的记忆体，并支援较丰富的匯流排介面。以ST的STA2058为例，它整合了32位元微处理器ARM7TDMI和一个嵌入式快闪记忆体（embedded flash），并广泛支援CAN、SPI、UART、I2C、USB等介面，以及RTCA-SC159／WAAS／EGNOS等GPS系统。此外，STA2058EX更拥有外接记忆体介面，可以用作远端资讯处理服务平台，允许免黏接逻辑（glueless）而与外部装置（如：GSM/GPRS模组、晶片卡、音频功能DSP）相连，非常适用于车辆应用。其架构请参考（图三）。