支持GPS功能的模块解决方案

基于位置的应用程序已成为大多数消费类设备和许多商用设备的基本要求. 各种模块提供了可实现全球定位系统（GPS）子系统的整个信号链并支持广泛的应用程序和数据生态系统的插件解决方案. 工程师可以使用Antenova，Linx Technologies，Telit Wireless Solutions和Parallax提供的模块轻松设计GPS支持.

GPS信号包括三种不同类型的数据: 卫星ID码，星历数据和年历​​数据. 星历数据提供确定维修所需的状态，日期和时间信息，而年历数据则提供有关每颗卫星在轨位置的信息. 卫星发射机将数据调制到一个载波频率，例如1575.42 MHz，用于民用L1频段.

GPS通常必须在运动时获取此信号，并提取生成位置，速度和时间（PVT）解决方案所需的数据. 为此，GPS使用信号链，包括天线，低噪声放大器（LNA），能够抑制各种干扰源的RF滤波器，信号解调器以及当前GPS位置的结果PV位置解处理器. ，基于信号链前端收集并下变频的GPS数据.

在实践中，由于可见卫星数量不足，卫星分组不良，信号多径问题，时钟错误，星历数据错误以及大气影响，PVT结果面临着不正确的位置和维修延迟. 结果，已经存在诸如广域增强系统（WAAS）的地面增强系统（GBAS）和基于卫星的增强系统（SBAS）以提高局部精度. 类似地，已经出现了诸如辅助GPS（A-GPS）之类的数据传输方法，该方法通过使用局域网或蜂窝数据网络来快速传输星历和历书数据来加快首次定位（TTFF）的时间. 这些增强方法通过纠错和更快的响应来补充所谓的独立或仅卫星GPS系统.

对于工程师来说，即使对于相对简单的应用程序要求，RF信号调理，数据提取和PVT解决方案处理的组合也构成了重大挑战. 有效的GPS实施不仅需要注意结果的准确性，还需要在优化设计性能的同时减小设计的尺寸，成本和功耗. 独立的模块解决了这些问题，通过提供一个包含大多数或全部GPS信号链的封装简化了设计，包括LNA，滤波器，下变频器和GPS定位引擎以及主机接口，板载天线和外部天线支持电路.

一些例子

通过集成GPS解决方案所需的几乎所有组件，这些模块大大减少了开发时间和零件数量. 例如，Antenova M10372仅需要VCC上推荐的LC滤波器以及与主处理器的连接. 如图1所示，工程师可以使用一个简单的LC滤波器和一对配置电阻（R1和R2）来实现一个完整的独立GPS.

图片1: Antenova M10372和其他模块只需很少的外部组件即可使用模块的机载天线实现独立的GPS. （由Antenova提供. ）

在这些模块中使用领先的GPS引擎，可为系统设计人员提供全面的软件和数据服务，以提高准确性和差异化产品. 例如，领先的GPS引擎制造商通常会提供相关的数据服务，以减少用于网络可访问设计的TTFF所需的A-GPS功能.

Antenova的模块为工程师提供了两个领先的GPS引擎及其各自的应用生态系统. 尽管Antenova M10372基于SiRFstarIV GPS引擎，但是Antenova M10382基于u-blox 6 GPS引擎，并且在小型SMD模块上将完整的GPS信号链与天线结合在一起.

除了不同的GPS引擎接口，例如UART，SPI，I2C和USB，用于与主机处理器进行通信. 工程师还可以选择为模块提供机载天线或支持外部天线，包括有源天线和专用天线检测电路中包含的LNA的偏置电源.

例如，Linx Technologies RXM-GPS-SG-B GPS模块是一个独立的GPS解决方案gps接收模块内部结构，旨在与外部天线一起使用（图2）. 对于有源天线，模块的VOUT线可以在30 mA时为有源天线的内部LNA提供2.85 V电压. 工程师将使用300Ω铁氧体磁珠将此线连接到RFIN线，以防止RF馈入电源. 对于不需要外部天线的设计，Linx Technologies提供了RXM-GPS-SR-B模块-一种嵌入式GPS解决方案，其中包括集成的陶瓷贴片天线. 这两个模块均基于SiRFstarIII芯片组.

图片2: Linx Technologies RXM-GPS-SG-B GPS模块支持外部天线，可以轻松连接至RFIN和GND. VOUT提供了有源外部天线中LNA所需的额外电源连接. （由Linx Technologies提供. ）

Telit Wireless提供了一系列模块，这些模块在支持的GPS引擎方面差异很大. Telit Wireless Jupiter 31基于SiRFstarIII GSC3e / LP设备，支持无源和有源外部天线，并支持4MB外部闪存. Telit Wireless Jupiter 32 xLP提供了类似的功能，但是基于SiRF GSC3f / LP，它在芯片上带来了4MB的闪存，从而进一步减少了组件数量并简化了与系统设计的集成.

Telit Wireless Jupiter 3是该公司最小的外形模块，它使用SiRF GSC3f / LPx，这是一种低功耗，更紧凑的GSC3f / LP设备. 最后，Telit Wireless Jupiter F2（图3）基于SIRF的第四代GPS引擎. 该模块扩展了对48个通道的支持gps接收模块内部结构，具有更高的跟踪灵敏度和增强的干扰消除能力. Jupiter F2的一个显着特征是将LNA集成到GPS引擎本身，从而进一步减少了模块组件的数量和尺寸.

图3: Telit Wireless Jupiter F2模块使用SiRF的第四代GPS技术将LNA集成到GPS引擎本身中. （来源: Telit Wireless. ）

Parallax提供了一系列基于Sony CXD2951GA-4引擎和SiRFstarIII芯片组的模块. Parallax 28146使用Sony GPS引擎，并支持跟踪多达12颗卫星和WAAS. Parallax 28500基于SiRFstarIII架构，可跟踪多达20颗卫星，并提供WAAS支持. 28146和28500均包含板载贴片天线. 基于SiRFstarIII的Parallax 28501扩展了28500-提供的集成贴片天线和用于外部GPS天线的RF MMCX连接器，并可选地支持有源天线. Parallax 28505使用外部天线将28501封装在一起，用于现成的GPS解决方案.

结论

对于想要在系统设计中实现GPS功能的工程师而言，与从嘈杂的RF信号中提取复杂数据相关的挑战可能令人生畏. 更糟的是，支持增强方法的其他要求（例如用于纠错的WAAS或用于改进TTFF的A-GPS）可能会加剧设计的复杂性. 通过使用具有独立GPS解决方案的可用模块，工程师可以将现成的解决方案用于系统设计. 尽管这些插件解决方案可能无法满足高度化的本地化要求，但它们为需要基本GPS功能的项目提供了快速的设计解决方案.

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