GPS模塊的性能指標及常見(jiàn)問(wèn)題分析

GPS 模塊就是GPS信號接收器,它是一個(gè)可以用無(wú)線(xiàn)藍牙或有線(xiàn)方式與電腦或手機連接，將它接收到的GPS信號傳遞給電腦或手機中的GPS軟件進(jìn)行處理。我們常說(shuō)的GPS定位模塊稱(chēng)為用戶(hù)部分，它像“收音機”一樣接收、解調衛星的廣播C/A碼信號，中以頻率為1575.42MHz。GPS模塊并不播發(fā)信號，屬于被動(dòng)定位。

GPS模塊的應用關(guān)鍵在于串口通信協(xié)議的制定，也就是模塊的相關(guān)輸入輸出協(xié)議格式。它主要包括數據類(lèi)型與信息格式，其中數據類(lèi)型主要有二進(jìn)制信息和NMEA全國海洋電子協(xié)會(huì )數據信息。這兩類(lèi)信息可以通過(guò)串口與GPS接收機進(jìn)行通信。

GPS模塊通過(guò)運算與每個(gè)衛星的偽距離，采用距離交會(huì )法求出接收機的得出經(jīng)度、緯度、高度和時(shí)間修正量這四個(gè)參數，特點(diǎn)是點(diǎn)位速度快，但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛星參與計算，稱(chēng)為3D定位，3顆衛星即可實(shí)現2D定位，但精度不佳。GPS模塊通過(guò)串行通信口不斷輸出NMEA格式的定位信息及輔助信息，供接收者選擇應用。

GPS模塊主要的性能指標

GPS模塊性能指標主要有接收靈敏度、定位時(shí)間、位置精度、功耗、時(shí)間精度等。

模塊開(kāi)機定位時(shí)間在不同的啟動(dòng)模式下有很大不同。一般來(lái)說(shuō)，冷啟動(dòng)時(shí)間是指模塊內部沒(méi)有保存任何有助于定位的數據的情況，包括星歷、時(shí)間等，一般標稱(chēng)在1分鐘以?xún)?溫啟動(dòng)時(shí)間是指模塊內部有較新的衛星星歷(一般不超過(guò)2小時(shí))，但時(shí)間偏差很大，一般標稱(chēng)在45秒以?xún)?熱啟動(dòng)時(shí)間是指關(guān)機不超過(guò)二十分鐘，并且RTC時(shí)間誤差很小時(shí)的情況。一般標稱(chēng)在10秒以?xún)?重新捕捉時(shí)間就如同汽車(chē)鉆過(guò)了一個(gè)隧道，出隧道時(shí)重新捕捉衛星。一般標稱(chēng)在4秒以?xún)取?/p>

如果GPS模塊在定位后放的時(shí)間很久，或模塊在定位后運輸到幾百公里以外的地方，這樣模塊內部有星歷，但是這個(gè)星歷是錯誤的或不具有參考意義的。在這些情況下，定位時(shí)間可能要幾分鐘甚至更久的時(shí)間。所以一般GPS模塊出廠(chǎng)時(shí)要將模塊內部的星歷等數據清掉，這樣客戶(hù)拿到模塊后可以冷啟動(dòng)方式快速定位。

定位精度可在靜態(tài)與動(dòng)態(tài)情況下進(jìn)行考察，且動(dòng)態(tài)定位效果優(yōu)于靜態(tài)定位。GPS模塊所標稱(chēng)的定位參數是指在完全開(kāi)放的天空下，衛星信號優(yōu)良的情況下測得。所以在常規的測試中很難達到標稱(chēng)的定位時(shí)間與定位精度。常見(jiàn)的水平定位精度描述方式有兩種：一是CEP，即圓概率誤差，意指測出的點(diǎn)有50%的概率位于一個(gè)以真實(shí)坐標為圓心，以m為半徑的圓內;二是DRMS，即二維均方根誤差，意指測出的點(diǎn)有約95.5%的概率位于一個(gè)以真實(shí)坐標為圓心，以m為半徑的圓內。

GPS模塊的定位精度取決于很多方面，比如來(lái)自于GPS系統的衛星鐘差及軌道差、可見(jiàn)GPS衛星數量及幾何分布、太陽(yáng)輻射、大氣層、多徑效應等。另外，同一個(gè)GPS模塊，還會(huì )因為天線(xiàn)及饋線(xiàn)質(zhì)量、天線(xiàn)位置和方向、測試時(shí)間段、開(kāi)放天空范圍及方向、天氣、PCB設計等原因產(chǎn)生不同的定位誤差。即使是同一個(gè)廠(chǎng)家同一個(gè)型號的不同GPS模塊使用天線(xiàn)分集器同時(shí)進(jìn)行測試時(shí)，靜態(tài)漂移量也會(huì )有差別。

使用GPS模塊出現的問(wèn)題分析

1. GPS模塊的16通道是什么含義?

GPS模塊(gps是什么)有一個(gè)通道數量的參數，例如最新型的為16通道，它表示該模塊最大可以同時(shí)和16顆衛星建立通訊，模塊只有同時(shí)收到3顆以上衛星信號后，經(jīng)過(guò)復雜運算后才能獲得正確的定位數據，如果同時(shí)通訊的衛星顆數越多，模塊就能越快越準確地獲得定位數據，在地球表面只有在地理條件特別理想的條件下才可能同時(shí)與16顆衛星通訊，一般的城市環(huán)境下通?？梢酝瑫r(shí)和4～8顆衛星同時(shí)通訊。

2. GPS模塊為什么開(kāi)機后很長(cháng)時(shí)間才能獲得定位數據?

GPS模塊有冷開(kāi)機和熱開(kāi)機兩個(gè)參數，如果GPS模塊初次通電，或者移動(dòng)超過(guò)1000公里后通電時(shí)，模塊要重新計算一次星歷數據，一般需要1～5分鐘，然后將星歷數據存儲在模塊內部，靠模塊內部的鋰電池保存數據，這叫冷開(kāi)機，需要較長(cháng)的時(shí)間。如果下次開(kāi)機，因為鋰電池已經(jīng)保存了有效的星歷數據，所以能快速定位，一般在30秒以?xún)?，所以叫熱開(kāi)機，如果模塊斷電時(shí)間超過(guò)10小時(shí)，鋰電池放電放光，那么再開(kāi)機也相當于冷開(kāi)機。

3. 如果出現長(cháng)時(shí)間無(wú)法冷開(kāi)機時(shí)怎么辦?

只有在極少數情況下會(huì )出現超過(guò)15分鐘無(wú)法冷開(kāi)機，這時(shí)一般只要將GPS模塊重新斷電開(kāi)機或者將GPS是否接反,還有一種情況就是它的保護管子鉗位或是損壞,在緊急情況下可以先拆除保護二極管先進(jìn)行通訊操作,以后再具體實(shí)驗.

GPS模塊在實(shí)際應用中經(jīng)常作為時(shí)間基準，輔以模塊內部的RTC，可獲得非常高精度的時(shí)間參考，為產(chǎn)品的設計提供了很大的方便。至于GPS測速，只是在獲得經(jīng)緯度的基礎上，進(jìn)行簡(jiǎn)單的計算實(shí)現的一種擴展應用。