全球主流GPS芯片简介

GPS（全球定位系统）是全球定位系统的缩写，可以提供全天候的定位，定时和速度测量功能. GPS已广泛应用于航空航天，航空，导航，运输，测量，勘探等许多领域. 随着数字集成电路的发展和定位功能的要求，GPS已开始越来越多地嵌入到移动手持设备和消费电子产品中. 美国联邦通信委员会规定的e911（增强的911）安全条款规定，在2005年底之前，所有新手机都必须配备简单的定位功能，以方便救援单位及时找到呼叫者的位置. 2004年，日本政府宣布将GPS接收功能列为3G手机的基本规格，并指出，在2007年4月以后上市的所有手机都将配备GPS接收功能. 尽管具有GPS功能的手机尚未进入主流市场，但未来，高端3G手机将普遍具有GPS功能. 核心芯片是GPS系统的关键部分之一. 核心芯片的质量在很大程度上决定了不同GPS产品的性能差异. 芯片技术直接关系到GPS产品的技术指标和未来的发展趋势. GPS未来市场容量的巨大吸引力使芯片产业得以快速发展. 目前，十多个制造商已经推出了GPS芯片. 2005年7月，西安华讯公司推出了国内首款gps芯片. 2006年，中国科学院微电子研究所还成功开发了两种gps基带soc芯片.

但是，国内企业和研究机构中gps芯片的性能远远落后于国外产品. 现有的芯片市场基本上仍被几家外国制造商占领. 其中，sirf，garmin，u-bloxgps 集成芯片，摩托罗拉，索尼，富士通，nxp，nemerix，univ和其他制造商，sirf，u-blox尤其抢眼. 本文将详细介绍sirf和u-blox公司的芯片，并解释gps芯片设计的发展趋势. Sirf成立于1995年2月，提供GPS芯片组和相应的软件产品，其产量占全球GPS芯片出货量的70％. Sirf的芯片由射频集成电路，数字信号处理电路和标准的嵌入式GPS软件组成. RF集成电路用于检测和处理GPS射频信号，数字信号处理电路用于处理中频信号，标准嵌入式GPS软件用于搜索和跟踪GPS卫星信号，并根据这些信号求解用户坐标和速度. 它的主要市场是无线手持设备，汽车，计算设备以及一些的GPS用户. Sirf在1996年开发了第一代gps芯片结构，称为sirfstari体系结构. Sirf在1999年开发了第二代芯片结构Sirfstarii. 2004年，Sirf推出了第三代芯片结构Sirfstariii.

这三代系统的共同特征如表1所示. 三代系统的共同特征在1997年底，sirf公司推出了低功率sirfstari / lx芯片组（lx表示低功率扩展）. ）基于sirfstari结构，主要用于汽车导航. sirfstari / lx芯片组的快速获取时间仅为0.1s，这对于汽车导航非常重要，因为在城市中，当汽车通过隧道或在两旁高楼林立的道路上时，卫星信号将暂时丢失. 据统计，当汽车行驶在两旁高楼林立的街道上时，卫星信号恢复后，很可能会在4〜5s后再次丢失. 这样，重新获取时间越短，在有限的时间内给出的定位数据越多. . sirfstari / lx芯片组可以跟踪低至-180dbw的卫星信号，因此它也可以用于卫星信号受阻的区域，例如树林. Sirf在1999年开发了第二代芯片结构sirfstarii. 在这种结构上，第一个芯片产品sirfstariie推出了. 2002年，推出了sirfstariie / lp和sirfstariit芯片产品. sirfstariie / lp是sirfstariie的低功耗版本. sirfstariie / lp的最大电流仅为60ma. 在trick流模式下，电流仅为20ma.

Sirfstariit提供了一个嵌入式解决方案，用于在某些带有处理器的系统上集成gps功能. Sirfstariit需要共享系统的处理器和内存才能使用. 系统的处理器运行sirfnav软件. Sirfstarii具有1920个并行相关器，从而提高了捕获灵敏度，缩短了首次定位时间（ttff），并且具有冷启动灵敏度142dbm. 2004年2月，sirf公司推出了第三代芯片架构sirfstariii. 2005年2月，sirf推出了基于sirfstariii的产品gsc3f和gsc3，其中前者包含闪存. 2006年11月，sirf推出了基于90nm sirfstariii的产品gsc3lt和gsc3lti，其中后者包含闪存. sirfstariii技术用于满足无线和手持lbs应用程序的需求. 借助相应的软件，sirfstariii可以从2g，2.5g，3g网络接收辅助数据，并且可以放置在室内. Sirfstariii具有相当于20万多个相关器的硬件结构，从而进一步缩短了首次定位时间. 在开发硬件结构时，sirf还开发了一系列软件，以使其产品易于集成到不同的系统中.

这些软件包括sirfloc，sirfxtrac，sirfdrive和sirfnav. 这些软件的功能描述如表2所示. 功能描述Swiss u-blox成立于1997年，是GPS系统的知名制造商. u-blox凭借其出色的导航性能和出色的GPS模块质量，在全球GPS模块市场中拥有最高的市场份额. u-blox是欧洲GPS委员会和伽利略发展委员会的成员. 它参与了整个欧洲GPS项目以及Galileo产品和产品开发的标准化. 目前，它是欧洲最大的GPS供应商. u-blox公司最初使用sirf的gps芯片生产模块，并使用sirfstari / lx和sirfstariie芯片组. 从第三代产品开始，u-blox开始使用自己的芯片. u-blox第三代和第四代芯片是由u-blox公司，ip内核以及硬件和软件体系结构，atmel公司的OEM生产芯片组设计的. 但是从第五代ubx-g5和更高版本的gps芯片组开始，它不再由atmel OEM生产. 2006年9月25日，u-blox在美国gps工业电子展览会上正式宣布已开发ubx-g5芯片组. 该系列芯片采用了新的设计架构，其性能接近GPS理论设计极限（gps）. 芯片组理论设计极限灵敏度为-162dbm，冷启动为27s.

u-blox g5与以前的u-blox gps系列芯片不同. 它仍然使用与第四代产品相同的软件包，但是硬件和软件体系结构已完全更改. u-blox g5具有以下5个显着功能. 1.并行通道的数量超过1000000个相关器，灵敏度从原始的-158dbm增加到不小于-160dbm； 2.功耗不超过50mw； 3.支持GPS和Galileo定位平台； 4.冷启动时间从原来的34s缩短为29s，加上aps辅助定位技术，室外冷启动可在1s之内； 5. gps通道的数量从第四代的16个通道增加到第五代的50个通道； ubx-g5可以应用于手机和pda等移动产品，极大地扩展了移动领域的市场. 有关u-blox和sirf几种芯片的性能比较，请参见表3. u-blox和sirf公司的几种芯片的性能比较. 通过以上gps芯片制造商的产品开发历史gps 集成芯片，我们可以看到gps芯片具有高灵敏度，低功耗，多模式（与伽利略或其他导航系统兼容），a- GPS方向的发展. 当其他制造商开发GPS产品时，他们应将重点放在将来集成GPS的各种IT设备上，例如手机，数码相机，PDA和笔记本电脑，采用嵌入式解决方案，并且不与sirf和u-blox公司进行开发和比较. 具有竞争力的独立GPS芯片.

第二，必须解决高灵敏度和低功耗的问题. 它应与最先进的u-blox g5芯片对齐，并应开发用于微弱信号采集和跟踪的算法和硬件. 在2010年之前，伽利略系统将在全球范围内商用，因此gps /伽利略双模接收机的发展具有广阔的前景. 在此基础上，如果能够制造出GPS /伽利略/北斗三模GPS，它将更具竞争力. 开发纯软件的GPS，并通过该软件完成GPS芯片的功能，从而进一步降低成本，并促使更多的手持设备采用GPS功能.

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