GPS 衛星接受模組幾個重要的特性

1.    一般特性( General ) :L1 frequency、C/A code、12-channel。

    此特性為一般衛星接受器模組所表示的基本接受功能,標註著衛星接受器的接收頻率與訊號碼和接受衛星頻道數,例如 L1 frequency、C/A code、12-channel。這表示出此接受模組的接收頻率為 L1 1575.42Mhz,使用接收碼為 C/A 粗略擷取碼,並同時可以搜尋不同的 12 個衛星。

2.    GPS Engine 接收靈敏度( Sensitivity ) : -165 dBW minimum。

    接受器的接收靈敏度值,攸關接受器模組的接收訊號程度,在 GPS 的接受器中通常是以 dBW 來表示,定位衛星於太空中發射訊號至地面訊號的強度大約為 –160dBW,所以我們的接受零敏度必須大於此數值。

3.    資料更新率( Update Rate ) : 1Hz。

    GPS 衛星接受模組雖然說一直是處於接收狀態,但是一般的接受器經過裡面的 Baseband 資料處理運算,並無法馬上把資料送出,故一般來講都會一資料更新時間差。這裡所標出的 1Hz,其實就是一個時間單位。Time = 1/Frequency,所以我們知道此更新資料時間為每一秒更新一次。

4.    精確度( Accuracy )
Position : 25m CEP,without S/A。

Velocity : 0.1m/sec,without S/A。
Time : ±1µs。

在衛星定位系統當中,往往會有若干因素來影響衛星定位的精確度,這些受影響的數據包括了定位位置、移動速度及時間的差異。

Accuracy Position,為衛星定位位置的誤差值。定位精確度為25m CEP, without S/A,是指 GPS 接受器於無 SA 干擾之下,所定位的精確度。一般的標示例如為 25m CEP ,而 CEP 就是Circular Error Probable 縮寫。

此外,如同上述在 GPS 衛星定位接受器中,尚有速度及時間精確度的標示。在速度的標示上,例如 0.1m/sec,without S/A ,是指出在無 SA 干擾訊號下,速率的誤差值為每秒 0.1 公尺。而時間的誤差值 Accuracy time 為 ±1µs。

5. 差分定位精確度( DGPS Accuracy ) 
Position : 2m CEP。
Velocity : 0.05 m/sec。

    DGPS ( Differential GPS ) 技術,是一種能在訊號接收後與GPS接受器反覆確認,藉由此動作消除衛星訊號的誤差與干擾的技術。經過差分定位技術後,誤差範圍可縮小至2-5公尺,已能運用在精確的汽車導航定位系統中。此種差分定位方式,在早期 SA 干擾未解除之前,是一種非常實用且精確的計算技術,但是自從 SA 干擾訊號解除以後,有許多廠商都已認為不須再使用。同樣的在 DGPS 的技術下一樣還是會有精確度的誤差,此項規格參數正標示出 DGPS 的精確度,包含有位置以及速度的誤差值。

6. 接受器資料獲得時間 ( Acquisition ) 
Cold start : <75sec。

Warm start : <40sec。
Hot start : <15sec。

GPS 衛星定位系統接受器,於衛星定位時會有時間快慢的差異。決定其定

位時間快慢,跟接受器放置的位置以及接受器本身資料的保持、晶片的運算速度都有關係。

一般來講衛星定位器裡,都有 SRAM 和 Battery 的元件。此兩個元件,都會在定位接受器定位後關掉電源時,保留最後一筆的定位資料。不過這些資料,會因為時間的問題受由內部線路電壓電流的消耗而流失。此時如果要再做一次定位,衛星定位器,就必須重新搜尋衛星的資料,而花費較多的時間來取得現在正確的定位資料。所以通常定位接受器都會有冷開機( Cold start )、暖開機( Warm start )、熱開機( Hot start )三種不同的定位時間。

冷開機一般是指定位接受器,在 SRAM 內部已經沒有資料存在,這時所花費的定位時間為最長的狀況。暖開機則表示尚有資料數據保持於 SRAM 內,所做的開機定位動作,此時部份資料的完整足以縮短開機定位的時間。而熱開機,泛指為資料都在沒有任何變動下所做的開機定位動作,這時所花費的時間是最短的一種狀態。

一般來說,衛星定位器接受器,在操作軟體上都會有此三種選項,不過應注意的是,並不是設定於熱開機的選項,每次開機都會只進行熱開機的動作。衛星定位系統晶片,會依照當時實際的狀況,來做系統開機的動作。

7. 斷訊後又定位的時間( Reacquisition ) : <100msec。

衛星定位接受器於定位後,會隨著移動中的定位接受器移動而送出移動中的資料訊息。就如同上述所提到的,資料的更新速率為 1Hz ,相當於每秒更新一次。不過在移動中的物體往往會遇到一些非人力所能控制的狀態,例如進入遮蔽物或天氣等因素而暫時中斷收訊。此時,如果這些因素只是短暫時,當接受器回復到良好的收訊條件,定位接受器應儘速收到衛星訊號做定位資料的輸出。這裡所標示的正是此段時間規格,當然這段時間是越短越好,不過礙於晶片的速度,總是會有一定的延遲時間。

8. 天線( Antenna ) 
Active Antenna : >20 dB(100ft)；>10 dB(10ft)。
Passive Antenna : >2dBic。

GPS Engine 使用之天線可分為主動( Active )和被動( Passive )兩種形態,主

要差別在於主動式天線內含有低雜訊放大器( LNA )。Active Antenna 會因天線與接受器的距離造成衰減的情況,所以一般的會有標明使用天線線長,例如 >20dB ( 100ft )。

9. 動力因素( Dynamics ) : 
Altitude: -1000m to 18000m。

Velocity: 500m/sec。
Acceleration: ±4g。

此項規格在標示移動時,衛星接受器所容忍的規格,包括了高度的移動、速

度以及加速度。Altitude: -1000m to 18000m,表示接受器可以使用於海拔 –1000 ~ 18000 公尺。Velocity: 500m/sec,表示速度的移動可以達到每秒 500 公尺。Acceleration : ±4g,則表示定位接受器可以容許加速度 ±4g。