這些天的設備可以讓我們知道他們在哪里。因此，許多新設計可以利用可追蹤性;查詢不僅可以確定所采用的路線，還可以將其他感官數(shù)據(jù)與此信息融合，以創(chuàng)建其所接觸條件的完整圖片（現(xiàn)在通常用于驗證農(nóng)產(chǎn)品的新鮮度）。人們也可以像商業(yè)資產(chǎn)一樣被跟蹤，我們都經(jīng)歷過與3G和4G服務相關的智能手機和平板電腦，這些服務具有位置感知和位置共享功能。這是通過蜂窩算法來完成的，該算法測量時間，相位和信號強度以到達插值位置，該插值位置可以覆蓋在地圖上或甚至是架空衛(wèi)星照片上。分析師預測2018年室內(nèi)位置市場將達到40億美元。雖然私人和商業(yè)Wi-Fi信號源可用作定位信標，但Wi-Fi并非無處不在。此外，條件可能會發(fā)生變化，設備可能會中斷或出現(xiàn)故障，并且像地圖一樣，所有這些數(shù)據(jù)都需要保持準確。

GPS問題較少。由于不斷增長的需求和競爭，新一代的OEM GPS設備和模塊使用更少的功率，更小，并且具有更簡單的用戶界面。現(xiàn)成的模塊可以放在主板或盒子里，而且，您無需等待和支付移動電話服務。

本文介紹了一些用于位置感知設計的新GPS解決方案使用更少的功率，更小的尺寸，并且比以前的部件更精確和可靠。

極為重要的組件

無人機飛機的快速開發(fā)和使用有助于創(chuàng)造一個蓬勃發(fā)展的市場精確的位置感知系統(tǒng)。這不再僅僅是一項軍事技術，因為新聞機構，緊急救災服務和當天的航運公司都在爭奪這一趨勢的一部分。

在這些半自動機器中，精確的冗余位置感知至關重要因為他們必須符合已繪制的飛行路徑和禁飛區(qū)。由于責任至關重要，如果其中一架無人機發(fā)生故障并從天而降，公司可能會陷入困境，可能造成損害或傷害。因此很難低估這些系統(tǒng)中使用的GPS組件的重要性。

測量位置的能力可能取決于GPS芯片或模塊的位置。來自太空衛(wèi)星的主要L1 1575.42 MHz RF信號是微弱信號，GPS天線周圍的材料可能進一步削弱信號。此外，GPS模塊的位置會影響信號恢復，特別是在進行大量高速數(shù)字切換的情況下。因此，對于關鍵應用，可以使用外部天線，如Taoglas MA206.A.AB .004粘合劑安裝的50ΩGPS天線盤（圖1）。所謂的黃貂魚是一種GPS天線和有源（2.7至3.3 V）LNA，可以遠程安裝，例如在船的桅桿上。相對較低的噪聲（1.5 dB）和高32 dB增益在2.4 GHz時也很敏感，因此可以在靠近陸地時雙重使用G3/G4。

圖1：這種有源雙頻外置天線可以擴展嵌入式GPS芯片或模塊的范圍和靈敏度，可能無法對衛(wèi)星數(shù)據(jù)流進行清晰無阻的視線訪問。

這種方法的加固版本可以通過Parallax 28508組合GPS模塊和外部同軸天線開箱即用。基于BASIC Stamp模塊，它可以原樣使用，也可以作為開發(fā)和學習套件使用。

GPS越小越好，因為每個模塊的核心至少是一個芯片，設計師希望把事情掌握在自己手中可以利用現(xiàn)有的芯片級解決方案。對于非常大批量的應用，這可以節(jié)省資金并為應用提供最佳設計。

Skyworks SE4150L-R等芯片級設備提供高度集成的解決方案，包括雙增益模式LNA（0和11 dB），雙增益模式混頻器緩沖器（32和24 dB），以及帶超控的天線開關。該器件具有兩個可選擇的輸入，能夠檢測天線電流以選擇最佳輸入源。

基于硅鍺技術，Skyworks器件采用高線性片上LNA，其中一個輸入允許用于沒有外部LNA的多功能無線系統(tǒng)。一個漂亮的鏡像抑制，低IF混頻器與線性AGC和片上IF濾波器一起使用。

針對3.3 V工作優(yōu)化，小型（4 x 4 x 0.9 mm）全集成接收器的功耗小于待機模式下為10μA，為GPS基帶設備提供了良好的流通布局。注意，仍然需要外部天線和/或匹配網(wǎng)絡，但在芯片形式中，設計人員可以放置部件以優(yōu)化機械約束。

Maxim是該領域的另一個參與者，其功能還包括MAX2769BETI/V +通用GPS接收器芯片，集成高性能LNA，天線傳感器和可編程增益放大器。該器件將ADC數(shù)據(jù)發(fā)送到基帶或DSP處理，作為表示符號和幅度的4位信號，無符號二進制或二進制補碼格式，每通道最多3位用于I和Q數(shù)據(jù)。

還針對3.3 V操作進行了優(yōu)化，LNA和混頻器輸入為50Ω。工作溫度范圍為-40?至+85?C，在接收模式下，這些部件可消耗相當大的27 mA電流。 Maxim還提供PCB布局指南作為起點。1

模塊和固定解決方案

對于大多數(shù)工程師而言，模塊的優(yōu)勢在于一切都很小且獨立（盡管外部天線可能仍然如此）希望最大化靈敏度）。可安裝表面的解決方案非常理想，因為這些模塊通常可以安裝在某種主板上。更重要的是，今天的許多模塊都變得像我們必須使用的獨立芯片一樣小。

看看Telit Jupiter JF2-B3A3-DR。這個完整的48通道GPS接收器模塊比單個4 mm x 4 mm芯片更大，但采用嵌入式閃存并支持國際規(guī)格，包括GNSS俄羅斯GPS對應（圖2）。作為一個完整且特征化的模塊，它將定位精度指定為小于2.5 m，速度精度為0.01 m/s，航向精度小于0.01?分辨率。

圖2 ：完全集成的模塊包括對有源和無源天線的支持。串行訪問數(shù)據(jù)，控制寄存器，RTC和閃存可以減少整個系統(tǒng)芯片數(shù)量。

它使用標準的串行總線通信，如I2C，SPI和UART來節(jié)省空間，Jupiter F2系列的其他成員也是如此大小的模塊。它還具有令人印象深刻的-163 dB靈敏度，具有與蜂窩服務集成以實現(xiàn)半冗余操作的功能（一個或兩個信號可能無法始終可用）。

Telit還具有3.3 V Jupiter N3家庭擁有JN3-B3A3-LY等模塊。在吸收更高的32 mA電流時，這些模塊具有快速定位的特點。在某些情況下，這可能是一個關鍵特征。該模塊還包含一個重要的16 MB閃存，足以用于至少本地目的地的相當好的地圖存儲。

JN3構建于SiRFstarIV架構之上，使用即時修復和有源干擾清除技術，可以幫助它導航 - 靈敏度為160 dBm，靈敏度為-163 dBm。它還支持基于衛(wèi)星的增強系統(tǒng)，包括WAAS，EGNOS，MSAS和GAGAN服務。

更多選項

許多新的和經(jīng)驗豐富的玩家正積極支持GPS，并且正在利用大量的RF專業(yè)知識來創(chuàng)建精心設計的立即使用的模塊。看看Taiyo Yuden的GYSFFMAXX技術，它在自己的小型獨立模塊中具有出色的-164 dBm靈敏度（圖3）。

圖3：真實的集成GPS成為類似外圍設備的功能，允許嵌入式主機系統(tǒng)將位置視為融合傳感輸入的一部分。

與許多新的模塊化解決方案一樣，獨立系統(tǒng)還采用了SBAS擴展的星歷表支持（BEE和EPO），通過校正由電離層擾動，定時和衛(wèi)星軌道誤差引起的GPS信號誤差，提高水平位置精度另一位參賽者是Inventek及其帶天線的ISM480F1-C4.1 SiRFstar模塊。它還可以監(jiān)視和驗證48 V（1.8 V容差I/O）軌道，具有抗干擾，增量星歷表收集（用于快速首次定位）和串行接口（此處為UART，SPI和I2C）。它的-162 dBm靈敏度也非常好。

Antenova是一家天線制造商，也提供高性能GPS模塊，如M10382-A1表面貼裝模塊（圖4）。該器件工作電壓為1.8或3.3 V（45 mA），是該公司Eval套件支持的Radionova系列接收器之一。還提供更小的M10478-A1模塊，在1.8 V電源下可降低33 mA。

圖4：利用其天線設計經(jīng)驗，Antenova的GPS模塊集成了高性能天線。

總結(jié)

雖然對某些人來說是一種令人生畏的技術，但GPS子系統(tǒng)作為外圍功能的現(xiàn)代實現(xiàn)已經(jīng)足夠大小和成本降低，使其對設計師非常有吸引力。進入這一領域的更多公司意味著新的概念以及更積極的定價，使得GPS位置感知技術在經(jīng)濟上可用于其他（可能還沒有想到）應用程序。