车载GPS系统设计

 消费类手持设备和车载应用是GPS最大的两个应用领域，GPS系统接收来自遥远太空的微弱信号，本身对系统设计和元器件接收灵敏度的要求就很高；而相对于消费类的GPS应用，车载GPS因应用环境特殊，在设计时需要注意的问题就更多了。

 

  “定位和跟踪的灵敏度、位置信息的准确度、重新定位时间等仅仅是工程师在构建车载GPS导航系统时所面对的部分难题。在严苛的环境，如城市峡谷中，维持导航质量是保持良好用户体验的关键所在。”

 

 

 

  “对射频工程师来说，在设计车载GPS导航系统时，相对于个人导航设备，他们必须考虑到三个关键的差异。首先是接收天线与GPS接收机的相对位置，其次是大小，最后运行环境也很重要。”“在个人导航设备中，所有的组件都集中在一起。但在汽车中，天线可能距离GPS接收机三四米之遥，会受到额外的线路损耗和可能存在的干扰的影响，因此车顶天线必须要“有源”，也就是说它需要有内置滤波和增益功能。因此，整个射频接收链路(第一个声表面波滤波器、低噪声放大器、第二个声表面波滤波器)必须设计到车顶天线盒之内。线路的另一端(座位或仪表板下)还需要另一个表面声波滤波器，有可能还需要另一个低噪声放大器，来确保传输到GPS接收芯片组的信号清晰可靠？”

 

  保证芯片组接收到高质量的信号，提高接收器的灵敏度也很重要，一方面它可以进一步提高定位的效果，另一方面也可以适当降低设计师设计接收链路的难度。

 

  另外一个需要考虑的重要设计因素是系统运行的环境。组件必须在较为宽广的温度范围内工作。汽车工业对于电子供应商的资格要求非常复杂。这些要求有两种：工厂资格和设备资格。汽车厂商要求半导体供应商的工厂通过TS-16969认证。TS-16969是一个ISO技术规范，规定了汽车相关产品设计、开发和生产的质量体系要求。但是，即便工厂通过了认证，每件设备还必须合格才行。汽车电子协会(Automotive Electronics Council, AEC)制定了AEC-Qxxx系列资格规范，包括防潮、温度循环和震动/冲击等测试。”汽车设计师应该选用符合AEC-Q100规范(有源组件)或AEC-Q200规范(无源组件)的电子组件。车载GPS系统对可靠性的要求更高，实现高可靠性除了选择满足汽车标准要求的元器件外，芯片的集成度、焊接技术也很重要。将IC接脚焊接到电路板上的技术，是影响生产可靠度的关键之一，因为每一个焊接点都是一个潜在的失效因子。O2Micro GPS的芯片OZE167共124个接脚。IC整合成单芯片后，电路板上的IC数目减少，也就意味着接脚的数目减少，从而减少了失效的可能，即提高了电路的可靠性。

 

  此外，除了传统的导航功能，将GPS系统用于汽车防盗也是非常实用的应用。“通过结合GPS与Wi-Fi、GPRS或WiMAX技术来构建一个通信链路，用于跟踪被偷窃车辆；或当车辆不在指定区域时使其某些功能失效，就能够实现防止偷窃功能。”