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為移動和便攜式設備設計超低成本GPS

2010-05-13
作者:CSR公司
關鍵詞: GPS|GPRS GPS CSR 手機 PND

  GPS并不是一個新概念。5年前,,GPS還只是頂級汽車的裝備,但隨著便宜和強健的掌上型個人導航設備(PND)的推出,,擁有這種設備的用戶數(shù)量已經(jīng)有了很大的成長。今天,,用戶使用位置資訊的方式不斷變化,而他們獲取資訊的方式也不斷改變,。
  不足為奇的是,,GPS的下一步發(fā)展將使它走出汽車、走進街頭甚至是室內,。換句話說,,PND功能將被整合進手機。如果手機中的GPS獲得成功,那么,,設計具有足夠智慧來應對極具挑戰(zhàn)的行動環(huán)境就顯得非常重要,,這不僅表現(xiàn)在克服技術障礙上,還表現(xiàn)在手機市場的滲透上,。也即意味著GPS必須在低功率,、低成本條件下仍能提供好的性能。
  架構改革
  一般來說,,傳統(tǒng)GPS的性能已經(jīng)很好了,。但遺憾的是,在手機應用的功率和成本條件下卻無法實現(xiàn)同樣好的性能,。解決此一問題的第一步,,就是徹底改革傳統(tǒng)GPS架構。降低成本和功率的方法之一,,是將GPS技術整合進現(xiàn)有的RF平臺,。
  很明顯,在已擁有行動資源的晶片上整合基于軟體的GPS解決方案可大幅降低成本,。透過嵌入在另外一個平臺上的軟體實現(xiàn)GPS,,意味著要比基于硬體的解決方案節(jié)省高達80%的面積。這種方法最終可能使增加的成本少于1美元,。
  GPS的軟體實現(xiàn)和現(xiàn)有RF晶片的整合也會為功率要求帶來顯著的影響,。但即使具有重新設計GPS架構所帶來的優(yōu)勢,手機中成功實現(xiàn)GPS的基礎也可以做更多改進,。
  這在我們討論GPS性能時意味著什么呢,?一個傳統(tǒng)的重要指標是TTFF(首次定位時間),它是指GPS接收器獲得衛(wèi)星訊號所需的時間,。過去在惡劣環(huán)境下,,TTFF通常要一分鐘以上。
  由于采用了新的軟體演算法,,TTFF術語現(xiàn)在可以刪除了,,問題僅在于:“可根據(jù)要求隨時隨地獲得定位資訊嗎?”答案應該為“是的”,。
  性能和功率
  如果GPS用在手機上,,那不管用戶站在空曠的室外還是室內都應該有相同的體驗。遺憾的是,,目前為止還無法達到這一目標,,確保在較深的室內使用時具有良好的QoS是設計?服務面臨的新挑戰(zhàn)。
  在為手機設計GPS時,,功率也是一個嚴重的問題,。大多數(shù)用戶不會選擇犧牲手機的通話時間給GPS功能使用,因此必須設法降低功率。
  幸運的是,,用戶在手機上使用GPS的方式與在汽車內使用的方式截然不同,。例如,在車內使用PND從A點到B點通常意味著GPS功能需要連續(xù)工作來追蹤訊號,,以便獲得車速高達113kph時的車輛即時位置資訊,。

                                          

                           圖1:GPS手機用戶不管在室外還在是室內都應該有相同的體驗。
  但當汽車進入隧道時,,傳統(tǒng)的GPS系統(tǒng)將消耗很大的功率來極力擷取永遠也不會成功找到的衛(wèi)星訊號,。
  現(xiàn)在,讓我們從隧道中的汽車環(huán)境轉換到另外一個等效的環(huán)境──室內深處,。這時不應徒勞地去搜索衛(wèi)星訊號,,而是讓手機使用蜂巢式三邊測量技術去計算位置,這將顯得更有意義,,也更有效率,。
  eGPS軟體可以透過關閉GPS射頻模組達到節(jié)省功率的目的。與特別消耗功率的情形不同,,在手機作室內定位時,,GPS功能實質上不消耗功率。因為在將GPS設計進行動平臺時功率非常重要,。
  在手機中GPS并不是唯一可用的功能,,用戶短時間使用GPS的概率是很高的,例如,,尋找到影院的道路,,或尋找最近的義大利餐館?;谶@樣的原因,,讓GPS一直開著是毫無意義的。
  解決這個功率問題的方法是讓GPS在需要時工作,,在不用時完全關閉,,這樣可將電源使用率降低到電池壽命的1%以下。
  過去GPS無法運作的原因,,是過于老舊的技術被硬塞進手機中,,即使做出妥協(xié),都無法形成可使用的解決方案,,這種方法實際上會影響手機中其他功能的性能,,不僅造成與其他無線技術的互通作業(yè)性問題以及額外的功率要求,還會使解決方案總成本居高不下,。
                         
  圖2:CSR公司利用其BlueCore Host軟體將GPS技術整合進現(xiàn)有的RF平臺,因而降低了成本和功率。
  手機中的GPS是消費者確實需要的功能,。從這方面看,,將GPS技術嵌入進手機中幾乎是不可避免的趨勢。
  消費者已經(jīng)偏好于擁有車載GPS技術,,現(xiàn)在他們希望能將GPS帶著上街,。產品設計師現(xiàn)在必須確保采取了正確的措施來應對GPS引起的設計挑戰(zhàn),并認真確保最終用戶能從中受益,。
  在設計手機時,,透過從體積、性能和成本方面選擇核心元件,,被大眾接受的定位服務將有很大的市場機會,。
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