GPS核心芯片

在這裏想講一個題外話，GPS接收機的性能很大程度上受天線技術影響，但是天線千差萬別，用户只需要瞭解天線技術的類型就可以了。GPS天線主要有螺旋天線和平板天線。前者方向性不強，但增益也相對較小；後者具有較強的方向性，但增益也較強，適合平放在固定的地方使用。當然，天線的尺寸越大效果越好，部分產品配備了可以外接的高增益天線，這類天線普遍採用螺旋天線，因為外接天線尺寸變大以後，增益不成問題，對方向性更敏感。

下面我們轉入正題。

2003年以後GPS芯片產業如雨後春筍般呈現出一種蓬勃發展的局面。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，要求移動電話製造商在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，儘管集成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一塊GPS芯片。

儘管廠商林立，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，主流產品幾乎全部採用SiRF芯片。因此，讀者只要瞭解SiRF芯片的幾個主要型號就可以瞭解非獨立式GPS的核心技術差異。

另外，Garmin在獨立式GPS設備市場中佔有半壁江山，主要採用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，是一個產業垂直集成的公司。在一些非獨立式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一起，GPS芯片的很多功能可以通過軟件完成，成本可以進一步降低。早在2004年SiRF公司就已經推出了這樣的簡化產品??軟件GPS。近期飛利浦也發佈了類似產品，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，那麼我們在此將重點介紹SiRF的芯片產品。

SiRF芯片在2004年發佈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一個頂峯，靈敏度比以前的產品大為提升。這一芯片通過採用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個衞星信道。2005年推出的最新非獨立式GPS接收機很多都採用了這一芯片。

我們強烈推薦用户購買配備這一芯片的產品。採用這一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

SiRFstarⅡe 是第一塊高性能的GPS芯片，發佈於2002年。SiRFstarⅡe/LP(GSW2.3)是SiRFstarⅡe的低功耗版本。兩者都採用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個衞星信道。應該説，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產品大量採用這2種芯片。

目前採用這一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

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衞星信號來增強定位能力，在室內、車內等信號較弱的地方有一定作用。

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是一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。

目前採用這一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製出了北斗/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秒熱啓動、國際最短的35秒冷啓動、穩定的1秒重捕獲的快速啓動能力。這是我國自主設計開發的國際上第一款高性能三系統兼容芯片，能夠同時接收BeiDou2(北斗)、GLONASS、GPS導航衞星信號，實現多系統聯合導航定位、測速、定時。

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顆衞星頻道

就當今的技術水平來看，最成功的GPS接收器採用兩個芯片。儘管採用單芯片(單片電路)的產品也存在，但其性能卻無法與目前採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、壓控振盪器和天線檢測器

.尺寸：NA

.精確度：Position：10～15m

.工作電壓：2.2V

.頻道：10顆衞星頻道 ^[1] 

GPS接收機在地面上接受位於天上的至少4顆GPS定位衞星的信號（電磁波）。根據定位信號到達GPS接收機的時間差，GPS接收機就可以計算出自己距離衞星的準確距離。又因為GPS定位衞星在天上的位置是已知的，所以可以通過公式，把這個位置和剛剛得到的距離，換算出GPS接收機在地面的位置（經緯度、海拔等等）。

車載導航系統的最新發展趨勢是利用藍牙(Bluetooth)無線技術，接收車載GPS傳送過來的信號。這樣，車載系統只需要接收和處理衞星信號，顯示裝置則負責地圖的存儲和位置的重疊。所以，如果已經有了掌上型電腦，只需要購買一個信號接收器和成圖軟件就可以了；掌上電腦就做到了一機多用。其實，很多手機已經具備了GPS的功能，若是加上了地圖的重疊功能，就可以變成一套移動導航系統。

2008年6月24日，Databeans最近發佈的一份研究報告表示，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一個基於軍事目的開發的美國衞星系統。我們在地面用接收器接收來自衞星的座標數據。接收裝置與這些衞星互相傳送信號，確定接收器所在的位置，並且計算出經度、緯度、甚至高度。憑藉不斷地與衞星進的信號傳遞，接收器能夠在設定時間內採集數據，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年達到一億兩千六百萬台，年度複合增長率達到20%，2013年將達到5億台。 ^[2]