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GPS核心芯片的發展和展望

2003年以後GPS芯片產業如雨後春筍般呈現出壹種蓬勃發展的局面。設計生產GPS芯片的廠家超過10家,包括美國SiRF(瑟孚)、Garmin(高明)、摩托羅拉、索尼、富士通、飛利浦、Nemerix、uNav、uBlox等。

2005年SiRF收購了摩托羅拉的GPS芯片業務,未來將合作在摩托羅拉的智能手機中集成GPS功能。無獨有偶,高通公司在增強型3G手機芯片CDMA2000 EV-DO中也設計了集成的GPS功能。Nextel公司也正在使用SiRF的技術來實現其手機中的GPS功能。

美國已經通過了法律,要求移動電話制造商在2007年必須把GPS接收機集成到產品中去,以提供定位和緊急呼叫功能,2007年已經是3G的時代。可見,盡管集成GPS功能的手機尚未進入主流市場,但是將來3G手機的中高端機型會普遍集成GPS功能。

2005年7月,以歸國博士周文溢為核心的5名海外學人創業的西安華迅公司也推出了國內第壹塊GPS芯片。

盡管廠商林立,目前在非獨立式GPS領域中SiRF的地位就如同PC產業中的英特爾,主流產品幾乎全部采用SiRF芯片。因此,讀者只要了解SiRF芯片的幾個主要型號就可以了解非獨立式GPS的核心技術差異。

另外,Garmin在獨立式GPS設備市場中占有半壁江山,主要采用Garmin自己的芯片產品。Garmin公司很像IT領域中的IBM,從地圖軟件到GPS設備、到核心芯片,是壹個產業垂直集成的公司。在壹些非獨立式GPS領域,Garmin也使用SiRF的芯片。

新興的GPS芯片公司幾乎在原有市場中都很難有立足之地,他們把目光主要瞄準了未來集成GPS的各種IT設備,如手機、數碼相機、PDA、筆記本電腦,甚至U盤。

如果和計算設備集成在壹起,GPS芯片的很多功能可以通過軟件完成,成本可以進壹步降低。早在2004年SiRF公司就已經推出了這樣的簡化產品軟件GPS。近期飛利浦也發布了類似產品,可以支持ARM處理器、Xscale處理器、x86處理器,完成各種GPS處理任務。集成的軟件GPS成本只有4~5美元。 GPS芯片主要由射頻電路、軟件(固件)及存儲器、處理器三部分組成。

既然配合筆記本電腦使用的主要是非獨立式GPS,那麽我們在此將重點介紹SiRF的芯片產品。

(1)SiRFstarⅢ

SiRF芯片在2004年發布了最新的第三代芯片SiRFstarⅢ(GSW 3.0/3.1),使得民用GPS芯片在性能方面登上了壹個頂峰,靈敏度比以前的產品大為提升。這壹芯片通過采用20萬次/頻率的相關器(Correlators)提高了靈敏度,冷開機/暖開機/熱開機的時間分別達到42s/38s/8s,可同時追蹤20個衛星信道。2005年推出的最新非獨立式GPS接收機很多都采用了這壹芯片。

我們強烈推薦用戶購買配備這壹芯片的產品。采用這壹芯片的部分產品如下:

- Fortuna SlimGPS -藍牙

- Globalsat BR-355 USB

- Globalsat BT-338-藍牙

- Globalsat SD-502 SDIO

- Guidetek GS-R238 (Holux子品牌) -藍牙+USB

- Haicom 303iii CF

- Haicom 305iii CF

- Haicom BT405iii -藍牙

- Holux GR-213 USB

- Holux GPSlim 236 -藍牙+USB

- Leadtek 9553/L/X -藍牙

- Leadtek 9825 -藍牙

- Royaltek RBT-2001-藍牙

(2)SiRFstarⅡe 和SiRFstarⅡe/LP

SiRFstarⅡe 是第壹塊高性能的GPS芯片,發布於2002年。SiRFstarⅡe/LP(GSW2.3)是SiRFstarⅡe的低功耗版本。兩者都采用1920次/頻率的相關器,冷開機/暖開機/熱開機的時間分別達到45s/35s/8s,可同時追蹤12個衛星信道。應該說,這2款芯片的指標已經可以滿足日常應用需求,在2003年至2004年推出的非獨立式GPS產品大量采用這2種芯片。

目前采用這壹芯片的部分產品如下:

- Fortuna ClipOn 藍牙

- Fortuna PocketXtrack CF

- Globalsat BR-305 (Semsons iTrek)

- Globalsat BT-308 (Dell/HP) 藍牙

- Haicom HI303MMF CF

- Holux GM210 USB

- Holux GR230 -藍牙

- Royaltek RBT-1000 藍牙

- Royaltek RBT-3000 -藍牙

(3)SiRF XT2和Xtrac

SiRF XT2芯片在SiRFstarⅡe/LP的基礎上增加了名為Xtrac的軟件功能,通過追蹤分析較弱的衛星信號來增強定位能力,在室內、車內等信號較弱的地方有壹定作用。

在信號較弱的情況下,Xtrac可以增強GPS的定位能力。但是,Xtrac有時會因為判斷弱信號失誤而導致定位誤差加大,甚至會導致定位信息錯誤,這點在高速行駛中表現明顯。

總而言之,Xtrac是壹個優點和缺點並存的技術,既沒有SiRF公司宣傳的那樣功能強大,也不會造成很多問題。

目前采用這壹芯片的部分產品如下:

- Fortuna ClipOn 藍牙

- Globalsat SD-501 - SDIO

- Haicom HI303S - CF

- Holux GR231 -藍牙

- Holux GM270U CF

- Royaltek RBT-1000 v2 -藍牙

我國的北京東方聯星科技有限公司研制出了北鬥/GPS/GLONASS多模兼容導航芯片,目前芯片被命名為OTrack-32。OTrack-32芯片實現了當今世界上最快速的1秒熱啟動、國際最短的35秒冷啟動、穩定的1秒重捕獲的快速啟動能力。這是我國自主設計開發的國際上第壹款高性能三系統兼容芯片,能夠同時接收BeiDou2(北鬥)、GLONASS、GPS導航衛星信號,實現多系統聯合導航定位、測速、定時。

Sony:CXD2951

CXD2951 以Sony先進的RFCMOS閉塞信號處理方式設計,具有較高的敏感度,最小電力消費和高性能。並以微型GPS模塊以腳印14×23×1.8mm,被動天線集成GPS模塊,通過 QS9000/TS16949等汽車驗證新LSI配置是理想的為大範圍基於地點的應用,如:汽車、手持式設備、航海、艦隊管理,和移動式計算機處理技術設備。

.型號:CXD2951

.感度:-152dBm

.特性:起動反應時間短、省電

.尺寸:14mm×23mm×1.8mm

.精確度:Position:5~15m

.工作電壓:3.3V

.接收頻道:12顆衛星頻道

Nemerix:NJ1006+NJ1030

就當今的技術水平來看,最成功的GPS接收器采用兩個芯片。盡管采用單芯片(單片電路)的產品也存在,但其性能卻無法與目前采用雙芯片的產品媲美。 NemeriX充分利用SiGe(矽鍺)技術優勢,並結合使用適用於雙晶粒解決方案的標準CMOS技術。在典型應用中,接收器和處理器可結合專用系統軟件使用。

.型號:NJ1006(RF)+NJ1030(Baseband)

.感度:-152dBm

.特色:低雜訊放大器、壓控振蕩器和天線檢測器

.尺寸:NA

.精確度:Position:10~15m

.工作電壓:2.2V

.頻道:10顆衛星頻道 2008年6月24日,Databeans最近發布的壹份研究報告表示,全球定位系統(GPS)IC的需求在上升。芯片價格大幅下跌,並且開始在手機市場、以及成熟的PND和汽車市場尋求更多的機會。

GPS設備利用的是多年前發射的壹個基於軍事目的開發的美國衛星系統。我們在地面用接收器接收來自衛星的坐標數據。接收裝置與這些衛星互相傳送信號,確定接收器所在的位置,並且計算出經度、緯度、甚至高度。憑借不斷地與衛星進的信號傳遞,接收器能夠在設定時間內采集數據,並計算出速度、距離和達到預設點的預計時間。

GPS技術的應用曾受到成本的影響,但現在芯片價格大幅降低,越來越多的手機和汽車都配備了GPS功能,而且技術不斷在消費者領域得到普及。GPS電子設備的出貨量在2007年達到壹億兩千六百萬臺,年度復合增長率達到20%,2013年將達到5億臺。

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