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采用伽利略卫星网络进行的GPS系统设计

2013-12-06 09:26
安娜PARKER
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  全球定位系统(GPS)功能正在快速成为消费电子应用的主要市场驱动力,也逐渐成为在各式各样新一代消费类电子设备中脱颖而出的重要差异点。无论是汽车、个人导航设备乃至蜂窝手机等应用都加入了精确的定位能力。此外,有许多先进的GPS服务也正在开发中,例如基于定位的广告。事实上,能够在地图上定位用户的功能足以推动GPS成为主流设备,但前提是不必大幅增加整体材料清单(BOM)成本和处理器负荷。

  然而,要做到以消费者愿意支付的价格提供他们所期待的GPS性能和精度,开发商必须熟悉一些在消费类电子设备中实现GPS功能的关键技术,特别是全新的伽利略(Galileo)卫星网络。在伽利略卫星提供的辅助信号帮助下,个人导航设备将较只有GPS功能的设备可以更快速和更精确地采集和锁定位置,特别是在最需要位置定位服务、但GPS精度又不够的城市环境中。此外,随着创新技术如软件基带处理(类似于软件定义的无线电)的面世,制造商可以在不影响成本及功耗的情况下,把定位技术引入至个人多媒体播放器和手机之类的设备中。所有这些因素都使得伽利略与GPS的结合成为引人注目的技术。

  伽利略: 有效弥补GPS网络的不足

  伽利略卫星是在欧盟赞助下开发和推行的一种平行式全球定位卫星网络。伽利略卫星的开发并不是为了与GPS竞争,而是与其协同工作。伽利略卫星将在多个频段内传输信号,其中之一是跟GPS一样的L1波段频率,并且该波段频率在互补轨道的GPS卫星之间是有间隔的,这样,某个具体位置能捕获到的信号量就会大增,这对于高楼林立的城市中接收设备的精度影响很大。要获得足够的位置锁定信号,至少需要四颗卫星,基于伽利略/GPS的个人导般设备可同时使用来自两个系统的卫星,也就是说可以有更多卫星信号。实际上,这种高级别的精度足以让个人导航设备能够确定路上行人正往哪一边行走。

  GPS面世至今已经有30多年历史。1978年,第一批探索卫星被送上了太空;1989年,第一批实用卫星被投放至轨道上。GPS于1993年达到了初始运作能力(IOC),并于1995年实现了全面运作能力(FOC)。GPS由美国国防部管理,最初并不是特别为商业市场而设计的。

  在效果上,伽利略是对GPS的有效补充。由于伽利略可用的信号数量更多,而且不受某一国政府机构的控制(例如可以不经警告就停止服务或改变卫星的精度),所以能提供比GPS更高的精度(在商业应用方面,伽利略的精度为+/-4m,而GPS的精度为+/-10m)。

  目前,伽利略测试卫星GIOVE-A已经部署,并验证了该技术所有重要的传输机制。随着部署的深入开展,27颗伽利略卫星将会被运送到轨道上。由于目前的产品开发周期很长,许多OEM厂商已经着手考虑推行基于伽利略/GPS的架构,并让相关产品逐渐进入市场,以便一旦伽利略系统正式运作,消费者就能够立即享用到优势。在理想情况下,这些设备目前只运用GPS工作,但当伽利略卫星定位系统建成后,就可以快速升级到采集伽利略的信号。即使OEM商没有计划升级已经投放的设备,现在就设计能同时支持这两种系统的架构,便可以避免当伽利略系统建成时,产品上市时间延迟和错失商机。

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