新型GPS技術方案與芯片及其應用
GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)的英文縮寫，GPS利用導航衛(wèi)星進行測時和測距，以構成全球定位系統(tǒng).能提供個人候的定位、授時、測速功能。
GPS已被廣泛／業(yè)用于航天、航空、航海、運輸、測量、勘探等諸多領域。隨著數(shù)字大規(guī)模集成電路的發(fā)展和定位功能需求，GPS已經開始更多地嵌入到移動手持設備、消費電子產品中。為此本文將對新型GPS技術方案與芯片及其應用作分析說明。首先應了解GPS的構成及特點。
1、GPS的基本架構及特點
GPS是一種精密的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由24顆繞地球旋轉的衛(wèi)星組成，衛(wèi)星連續(xù)不斷地發(fā)送位置和時間信息。這些衛(wèi)星均勻地分布在6個軌道上，每個軌道有 4 顆衛(wèi)星。地面GPS接收機可接收5到12顆衛(wèi)星信號。為實現(xiàn)地面定位功能，GPS接收機至少需要接收4個衛(wèi)星信號，其中3個信號用來計算GPS接收機的緯度、經度和海拔高度，第四個信號提供同步時間校準。
GPS系統(tǒng)主要分為三個部分：其一、衛(wèi)星，在天上提供定位信息；其二、控制系統(tǒng)，在地面維護衛(wèi)星的正常運轉，保證衛(wèi)星的健康狀態(tài)；其三、接收機，一般用戶所使用的部分。其定位原理是將地球分為12個橫切面，每個橫切面上有兩顆定位衛(wèi)星，互成180度的夾角，因而站在地球上的任一點，頭頂上總有十二顆定位衛(wèi)星。衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的距離、坐標和角度是已知的，衛(wèi)星和人之間的距離是可測量的，根據幾何原理，通常接收機只要接到三顆衛(wèi)星的信息便可確定二維坐標即經緯度，接收到四顆衛(wèi)星的信息便可確定海拔高度。
目前衛(wèi)星（多達27顆）網絡運行于非同步、近地軌道并覆蓋全球，保證了定位系統(tǒng)的運行。而GPS接收機至少需要鎖定4顆星，才能提供定位信息。這些衛(wèi)星廣播或發(fā)送的長系列碼（或數(shù)字組合）稱偽隨機碼。GPS接收機可通過已知的衛(wèi)星偽隨機碼、光速以及保持衛(wèi)星位置的查詢表等參數(shù)，就能夠計算出衛(wèi)星的傳輸時間，再將傳輸時間轉為距離。在多個衛(wèi)星(大于4)的條件下，通過求解三角方程就可以算出GPS接收機的位置，也提供了用戶的位置。
而GPS芯片是由一塊射頻集成電路、一塊數(shù)字信號處理電路和標準嵌入式GPS軟件構成。射頻集成電路用于檢測和處理GPS射頻信號，數(shù)字信號處理電路用于處理中頻信號，標準嵌入式GPS軟件用于搜索和跟蹤GPS衛(wèi)星信號，并根據這些信號求解用戶坐標和速度，其主打市場是無線于持設備、汽車、便攜式汁算設備以及一些CPS專業(yè)用戶。其圖1所示是以手持式GPS系統(tǒng)芯片結構示意框圖。
2、傳統(tǒng)的GPS與新技術GPS方案的優(yōu)勢
到目前為止，傳統(tǒng)GPS，如移動設備中所采用的全球定位技術都存在價格高、功耗大、尺寸大等問題。因此開發(fā)純軟件GPS接收機，通過軟件完成GPS芯片的功能，從而進一步降低成本，促使更多的手持便攜設備采用GPS功能是針對市場對下一代技術的主要需求。
2.1新技術GPS方案的優(yōu)勢
在于它與其它基于硬件的多芯片方案相比，大大降低了系統(tǒng)成本、功耗和尺寸。該軟件方案可工作在自動和輔助兩種GPS模式，在每一秒鐘為系統(tǒng)(如汽車跟蹤)提供方位信息。也可以對算法進行調整，使其符合步行或室內應用的要求，為蜂窩電話、PDA、數(shù)碼相機、MP3播放器、膝上型電腦、便攜式DVD播放器等移動產品提供最優(yōu)的GPS設計。
2.2新技術GPS方案的術特征
