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购买GPS模块组要关注哪些主要的性能指标

2015-08-12发布者:skylab2 浏览数:

 

GPS模块性能指标主要有接收灵敏度、定位时间、位置精度、功耗、时间精度等。

GPS 模块灵敏度

随着GPS 应用范围的不断扩展,业界对GPS 接收机的灵敏度要求也越来越高,高灵敏度的接收性能可以令接收机在室内或其它卫星信号较弱的场景下仍然能够实现定位和跟踪,大大拓展了GPS 的使用范围。作为GPS 接收机最为重要的性能指标之一,高灵敏度一直是各个GPS 接收模块孜孜以求的目标。对于GPS 接收系统而言,灵敏度指标包括多个场景下的指标,分别为:跟踪灵敏度、捕获灵敏度、初始启动灵敏度。目前业界已经可以实现跟踪灵敏度在-160dBm 以下的接收机,同时,初始启动的灵敏度和捕获灵敏度也分别可以达到-142dBm 和-148dBm 以下。GPS 接收机首先需要完成对卫星信号的捕获,完成捕获所需要的最低信号强度为捕获灵敏度;在捕获之后能够维持对卫星信号跟踪所需要的最低信号强度为跟踪灵敏度。为了实现定位,GPS 接收机还需要解调GPS 卫星发送的导航电文,相应的,解调导航电文所需要的最低信号强度为初始启动灵敏度。根据上述定义可知,跟踪灵敏度最高,捕获灵敏度次之,初始启动灵敏度最差。

从系统级的观点来看,GPS 接收机的灵敏度主要由两个方面决定:一是接收机前端整个信号通路的增益及噪声性能,二是基带部分的算法性能。其中,接收机前端决定了接收信号到达基带部分时的信噪比,而基带算法则决定了解调、捕获、跟踪过程所能容忍的最小信噪比。

GPS 模块定位时间

模块开机定位时间在不同的启动模式下有很大不同。一般来说,冷启动时间是指模块内部没有保存任何有助于定位的数据的情况,包括星历、时间等,一般标称在1分钟以内;温启动时间是指模块内部有较新的卫星星历(一般不超过2小时),但时间偏差很大,一般标称在45秒以内;热启动时间是指关机不超过二十分钟,并且RTC时间误差很小时的情况。一般标称在10秒以内;重新捕捉时间就如同汽车钻过了一个隧道,出隧道时重新捕捉卫星。一般标称在4秒以内。

如果GPS模块在定位后放的时间很久,或模块在定位后运输到几百公里以外的地方,这样模块内部有星历,但是这个星历是错误的或不具有参考意义的。在这些情况下,定位时间可能要几分钟甚至更久的时间。所以一般GPS模块出厂时要将模块内部的星历等数据清掉,这样客户拿到模块后可以冷启动方式快速定位。

GPS 模块定位精度

定位精度可在静态与动态情况下进行考察,且动态定位效果优于静态定位。GPS模块所标称的定位参数是指在完全开放的天空下,卫星信号优良的情况下测得。所以在常规的测试中很难达到标称的定位时间与定位精度。常见的水平定位精度描述方式有两种:一是CEP,即圆概率误差,意指测出的点有50%的概率位于一个以真实坐标为圆心,以m为半径的圆内;二是DRMS,即二维均方根误差,意指测出的点有约95.5%的概率位于一个以真实坐标为圆心,以m为半径的圆内。

GPS模块的定位精度取决于很多方面,比如来自于GPS系统的卫星钟差及轨道差、可见GPS卫星数量及几何分布、太阳辐射、大气层、多径效应等。另外,同一个GPS模块,还会因为天线及馈线质量、天线位置和方向、测试时间段、开放天空范围及方向、天气、PCB设计等原因产生不同的定位误差。即使是同一个厂家同一个型号的不同GPS模块使用天线分集器同时进行测试时,静态漂移量也会有差别。

GPS 模块功耗以及定位精度

功耗的影响主要是硬件的设计以及芯片本身的功耗的

定位精度目前民用的精度基本上是5米。GPS模块的定位精度取决于很多方面,比如来自于GPS系统的卫星钟差及轨道差、可见GPS卫星数量及几何分布、太阳辐射、大气层、多径效应等。另外,同一个GPS模块,还会因为天线及馈线质量、天线位置和方向、测试时间段、开放天空范围及方向、天气、PCB设计等原因产生不同的定位误差。即使是同一个厂家同一个型号的不同GPS模块使用天线分集器同时进行测试时,静态漂移量也会有差别。

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