GPS 设计与分析
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GPS Desense
spec
≥40 dB-Hz ≥65 dB-Hz
> 40 % > 15% 0.5ppm/2ppm <2.5ppb/s <10ppb/s <5ppb/s <120ppb/s
CNR drop<3dB
备注
GPS signal@-130 dBm CW signal@-105dBm
总效率 上半球效率 依据所使用晶体规格配置软件 无热冲击 WIFI /2G/3G等PA 开关造成热冲击 无热冲击 WIFI /2G/3G等PA 开关造成热冲击
GPS 设计与分析
东方拓宇
1
Global Positioning System
1. 系统介绍 2. 硬件与软件设计要求 3. 量产要求 4. 问题debug 5. GPS co-clock(TMS) 6. GPS 测试介绍 7. 如何捉取与分析GPSLog 8. GPS Filed Test 参数说明 9. GPS SP META 测试各项指标的含义以及参考范围
GPS
1 ~ 32
1 ~ 32
WAAS GLONASS GALILEO
QZSS
120 ~ 138
1 ~ 24
1 ~ 54 183 ~ 187 193 ~ 197
33 ~ 64
65 ~ 88 89~96 reserved
51~104
reserved 193~197
BEIDOU
1~30
201~230
5
硬件设计要点
GPS硬件性能将决定整机自主定位的定位时间及其弱信号下维持定位的能 力，硬件性能的保证至关重要，而且需要在设计之初就考虑进去。针对各个 chip的设计细节请参考相应的Design note。
6
指标
决定因素
传导CNR RF trace、LNA
影响
改善措施
卫定星位信慢号，容CN易R丢低失会定造位成。解调难，R越LNF好Atr且提ac严升e 格系做包统50地噪欧保声阻护系抗。数控靠。制近，天走线线端越加短
2
Global Positioning System
全球卫星定位系统，是美国国防部研制和维护的中距离圆型轨道卫星导航 系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高 精度的时间标准。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上1个主控站、3 个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。最少只需其中3颗卫 星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫 星数越多，解码出来的位置就越精确。
亮灭屏、2G/3G data link、Wi-Fi on off、T卡读写等情况下对GPS造
成干扰
8
9
10
11
软件设计要点
GPS定位过程中，由于卫星的通信速率只有50bps，且解调星历所需的信 号强度要求较高，所以很大部分的时间是用于等待接收完整的卫星星历。
MTK提供了标准的在线辅助手段（A-GPS）和离线辅助手段（Hot still和 EPO）。Hot still利用已解调的卫星星历预测其未来7天内的星历，EPO是事 先通过网络下载30天内所有卫星星历。而A-GPS则是通过移动网络获取相关 的辅助数据。
TCXO要远离2G/3G PA，且TCXO要 留有足够的净空区以抵抗周围PA等热 源因开关热冲击造成的 clock drift rate 超标。Clock走线严格包地保护。
结构上，Menory chip、T卡、
Camera、LCD/CTP连接器及任何FPC
GPS 干扰源离GPS天线和 干扰源工作时会造成GPS CNR 远离GPS天线，干扰 源要有良好屏蔽。
GPS在无辅助信息的条件下定位，需要捕获到至少四颗卫星，并且完整解 调出其时间及星历数据，才能实现定位（不同卫星可以同时进行捕获和解调信 息）。
完整接收每颗卫星的星历至少需要18s，若错过星历子帧的起始或者其间 有中断（比如信号变弱导致无法解调），那么都需要在下一帧（30s后）重新 接收该不完整的子帧，这时定位时间将大大增加。在窄巷、高架桥下、车里等 场景，信号较弱或时强时弱，GPS定位时间一般会比较长也正是这个缘故。
desense RF走线的距离
下降。
layout上，GPS RF trace 包地保护，
远离任何数字信号线，远离WIFI RF
trace。
7
指标
传导CNR
天线效率 clock drift Clock drift rate (26MHz晶振) Clock drift rate (TMS Co-Clock)
天线效率 结构、天线形状
天线效率低会造成接收卫星信号 设计结构之初就需要给GPS天线预留 强度低，从而造成CNR低。 足够的空间。
clock status
c空离lo、ck热走源线与、TTCCXXOO距净cc在法lloo强定cckk信位dd号。rrii下fftt 定r太a位t大e太时会大间造会也成造长定成甚位即至慢使无，
3
地区 美国
系统 GPS
频点 1575.42MHz
卫星 24
俄罗斯 GLONASS
1,602MHz+N*0.5625
24
欧洲
Galileo
1563MHz-1591MHz
30
中国
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ北斗
1559.052MHz－1591.788MHz
35
4
Satellite System PRN numbers NMEA/PMTK SVID
已解调卫星的星历 （0 KB）
极大缩小定位时间、有 7天 助于弱信号环境的定位、
无需连网
EPO
从MTK 服务器下载 EPO file，预测未来 30天所有GPS卫星
的星历
网络（270KB/次， 可利用有wifi链接时
进行更新）
30 天
极大缩小定位时间、有 助于弱信号环境的定位、 离线辅助（辅助数据有
A-GPS获取到的是当前的星历，它相对离线手段会更精确，但时效短，且 与移动网络连网质量和连网速度有关。离线手段不需连网，但精度稍差。同 时使能两种手段可以使其相互补充，得到更好的效果。
12
辅助手段
机理
有
数据来源（流量）
效 时
间
好处
改善措施
Hotstill
利用解调出来的卫 星星历预测其7天内
的星历
效时间内）
打上最新的 补丁、默认 开启辅助手
段。
AGPS
从AGPS 服务器获 取辅助数据（包括 参考时间，参考位 置，星历和历书）
网络（4KB）
2小 极大缩小定位时间、有 时 助于弱信号环境的定位
spec
≥40 dB-Hz ≥65 dB-Hz
> 40 % > 15% 0.5ppm/2ppm <2.5ppb/s <10ppb/s <5ppb/s <120ppb/s
CNR drop<3dB
备注
GPS signal@-130 dBm CW signal@-105dBm
总效率 上半球效率 依据所使用晶体规格配置软件 无热冲击 WIFI /2G/3G等PA 开关造成热冲击 无热冲击 WIFI /2G/3G等PA 开关造成热冲击
GPS 设计与分析
东方拓宇
1
Global Positioning System
1. 系统介绍 2. 硬件与软件设计要求 3. 量产要求 4. 问题debug 5. GPS co-clock(TMS) 6. GPS 测试介绍 7. 如何捉取与分析GPSLog 8. GPS Filed Test 参数说明 9. GPS SP META 测试各项指标的含义以及参考范围
GPS
1 ~ 32
1 ~ 32
WAAS GLONASS GALILEO
QZSS
120 ~ 138
1 ~ 24
1 ~ 54 183 ~ 187 193 ~ 197
33 ~ 64
65 ~ 88 89~96 reserved
51~104
reserved 193~197
BEIDOU
1~30
201~230
5
硬件设计要点
GPS硬件性能将决定整机自主定位的定位时间及其弱信号下维持定位的能 力，硬件性能的保证至关重要，而且需要在设计之初就考虑进去。针对各个 chip的设计细节请参考相应的Design note。
6
指标
决定因素
传导CNR RF trace、LNA
影响
改善措施
卫定星位信慢号，容CN易R丢低失会定造位成。解调难，R越LNF好Atr且提ac严升e 格系做包统50地噪欧保声阻护系抗。数控靠。制近，天走线线端越加短
2
Global Positioning System
全球卫星定位系统，是美国国防部研制和维护的中距离圆型轨道卫星导航 系统。它可以为地球表面绝大部分地区（98%）提供准确的定位、测速和高 精度的时间标准。该系统包括太空中的24颗GPS卫星；地面上1个主控站、3 个数据注入站和5个监测站及作为用户端的GPS接收机。最少只需其中3颗卫 星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能收联接到的卫 星数越多，解码出来的位置就越精确。
亮灭屏、2G/3G data link、Wi-Fi on off、T卡读写等情况下对GPS造
成干扰
8
9
10
11
软件设计要点
GPS定位过程中，由于卫星的通信速率只有50bps，且解调星历所需的信 号强度要求较高，所以很大部分的时间是用于等待接收完整的卫星星历。
MTK提供了标准的在线辅助手段（A-GPS）和离线辅助手段（Hot still和 EPO）。Hot still利用已解调的卫星星历预测其未来7天内的星历，EPO是事 先通过网络下载30天内所有卫星星历。而A-GPS则是通过移动网络获取相关 的辅助数据。
TCXO要远离2G/3G PA，且TCXO要 留有足够的净空区以抵抗周围PA等热 源因开关热冲击造成的 clock drift rate 超标。Clock走线严格包地保护。
结构上，Menory chip、T卡、
Camera、LCD/CTP连接器及任何FPC
GPS 干扰源离GPS天线和 干扰源工作时会造成GPS CNR 远离GPS天线，干扰 源要有良好屏蔽。
GPS在无辅助信息的条件下定位，需要捕获到至少四颗卫星，并且完整解 调出其时间及星历数据，才能实现定位（不同卫星可以同时进行捕获和解调信 息）。
完整接收每颗卫星的星历至少需要18s，若错过星历子帧的起始或者其间 有中断（比如信号变弱导致无法解调），那么都需要在下一帧（30s后）重新 接收该不完整的子帧，这时定位时间将大大增加。在窄巷、高架桥下、车里等 场景，信号较弱或时强时弱，GPS定位时间一般会比较长也正是这个缘故。
desense RF走线的距离
下降。
layout上，GPS RF trace 包地保护，
远离任何数字信号线，远离WIFI RF
trace。
7
指标
传导CNR
天线效率 clock drift Clock drift rate (26MHz晶振) Clock drift rate (TMS Co-Clock)
天线效率 结构、天线形状
天线效率低会造成接收卫星信号 设计结构之初就需要给GPS天线预留 强度低，从而造成CNR低。 足够的空间。
clock status
c空离lo、ck热走源线与、TTCCXXOO距净cc在法lloo强定cckk信位dd号。rrii下fftt 定r太a位t大e太时会大间造会也成造长定成甚位即至慢使无，
3
地区 美国
系统 GPS
频点 1575.42MHz
卫星 24
俄罗斯 GLONASS
1,602MHz+N*0.5625
24
欧洲
Galileo
1563MHz-1591MHz
30
中国
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ北斗
1559.052MHz－1591.788MHz
35
4
Satellite System PRN numbers NMEA/PMTK SVID
已解调卫星的星历 （0 KB）
极大缩小定位时间、有 7天 助于弱信号环境的定位、
无需连网
EPO
从MTK 服务器下载 EPO file，预测未来 30天所有GPS卫星
的星历
网络（270KB/次， 可利用有wifi链接时
进行更新）
30 天
极大缩小定位时间、有 助于弱信号环境的定位、 离线辅助（辅助数据有
A-GPS获取到的是当前的星历，它相对离线手段会更精确，但时效短，且 与移动网络连网质量和连网速度有关。离线手段不需连网，但精度稍差。同 时使能两种手段可以使其相互补充，得到更好的效果。
12
辅助手段
机理
有
数据来源（流量）
效 时
间
好处
改善措施
Hotstill
利用解调出来的卫 星星历预测其7天内
的星历
效时间内）
打上最新的 补丁、默认 开启辅助手
段。
AGPS
从AGPS 服务器获 取辅助数据（包括 参考时间，参考位 置，星历和历书）
网络（4KB）
2小 极大缩小定位时间、有 时 助于弱信号环境的定位