GPS模塊的性能指標(biāo)及常見問題分析

GPS 模塊就是GPS信號(hào)接收器,它是一個(gè)可以用無線藍(lán)牙或有線方式與電腦或手機(jī)連接，將它接收到的GPS信號(hào)傳遞給電腦或手機(jī)中的GPS軟件進(jìn)行處理。我們常說的GPS定位模塊稱為用戶部分，它像“收音機(jī)”一樣接收、解調(diào)衛(wèi)星的廣播C/A碼信號(hào)，中以頻率為1575.42MHz。GPS模塊并不播發(fā)信號(hào)，屬于被動(dòng)定位。

GPS模塊的應(yīng)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(shù)據(jù)類型與信息格式，其中數(shù)據(jù)類型主要有二進(jìn)制信息和NMEA全國(guó)海洋電子協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)信息。這兩類信息可以通過串口與GPS接收機(jī)進(jìn)行通信。

GPS模塊通過運(yùn)算與每個(gè)衛(wèi)星的偽距離，采用距離交會(huì)法求出接收機(jī)的得出經(jīng)度、緯度、高度和時(shí)間修正量這四個(gè)參數(shù)，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(wèi)星參與計(jì)算，稱為3D定位，3顆衛(wèi)星即可實(shí)現(xiàn)2D定位，但精度不佳。GPS模塊通過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(yīng)用。

GPS模塊主要的性能指標(biāo)

GPS模塊性能指標(biāo)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。

模塊開機(jī)定位時(shí)間在不同的啟動(dòng)模式下有很大不同。一般來說，冷啟動(dòng)時(shí)間是指模塊內(nèi)部沒有保存任何有助于定位的數(shù)據(jù)的情況，包括星歷、時(shí)間等，一般標(biāo)稱在1分鐘以內(nèi);溫啟動(dòng)時(shí)間是指模塊內(nèi)部有較新的衛(wèi)星星歷(一般不超過2小時(shí))，但時(shí)間偏差很大，一般標(biāo)稱在45秒以內(nèi);熱啟動(dòng)時(shí)間是指關(guān)機(jī)不超過二十分鐘，并且RTC時(shí)間誤差很小時(shí)的情況。一般標(biāo)稱在10秒以內(nèi);重新捕捉時(shí)間就如同汽車鉆過了一個(gè)隧道，出隧道時(shí)重新捕捉衛(wèi)星。一般標(biāo)稱在4秒以內(nèi)。

如果GPS模塊在定位后放的時(shí)間很久，或模塊在定位后運(yùn)輸?shù)綆装俟镆酝獾牡胤?，這樣模塊內(nèi)部有星歷，但是這個(gè)星歷是錯(cuò)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模塊出廠時(shí)要將模塊內(nèi)部的星歷等數(shù)據(jù)清掉，這樣客戶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(biāo)稱的定位參數(shù)是指在完全開放的天空下，衛(wèi)星信號(hào)優(yōu)良的情況下測(cè)得。所以在常規(guī)的測(cè)試中很難達(dá)到標(biāo)稱的定位時(shí)間與定位精度。常見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(cè)出的點(diǎn)有50%的概率位于一個(gè)以真實(shí)坐標(biāo)為圓心，以m為半徑的圓內(nèi);二是DRMS，即二維均方根誤差，意指測(cè)出的點(diǎn)有約95.5%的概率位于一個(gè)以真實(shí)坐標(biāo)為圓心，以m為半徑的圓內(nèi)。

GPS模塊的定位精度取決于很多方面，比如來自于GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星鐘差及軌道差、可見GPS衛(wèi)星數(shù)量及幾何分布、太陽輻射、大氣層、多徑效應(yīng)等。另外，同一個(gè)GPS模塊，還會(huì)因?yàn)樘炀€及饋線質(zhì)量、天線位置和方向、測(cè)試時(shí)間段、開放天空范圍及方向、天氣、PCB設(shè)計(jì)等原因產(chǎn)生不同的定位誤差。即使是同一個(gè)廠家同一個(gè)型號(hào)的不同GPS模塊使用天線分集器同時(shí)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，靜態(tài)漂移量也會(huì)有差別。

使用GPS模塊出現(xiàn)的問題分析

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(shù)量的參數(shù)，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(wèi)星建立通訊，模塊只有同時(shí)收到3顆以上衛(wèi)星信號(hào)后，經(jīng)過復(fù)雜運(yùn)算后才能獲得正確的定位數(shù)據(jù)，如果同時(shí)通訊的衛(wèi)星顆數(shù)越多，模塊就能越快越準(zhǔn)確地獲得定位數(shù)據(jù)，在地球表面只有在地理?xiàng)l件特別理想的條件下才可能同時(shí)與16顆衛(wèi)星通訊，一般的城市環(huán)境下通?？梢酝瑫r(shí)和4～8顆衛(wèi)星同時(shí)通訊。

2. GPS模塊為什么開機(jī)后很長(zhǎng)時(shí)間才能獲得定位數(shù)據(jù)?

GPS模塊有冷開機(jī)和熱開機(jī)兩個(gè)參數(shù)，如果GPS模塊初次通電，或者移動(dòng)超過1000公里后通電時(shí)，模塊要重新計(jì)算一次星歷數(shù)據(jù)，一般需要1～5分鐘，然后將星歷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在模塊內(nèi)部，靠模塊內(nèi)部的鋰電池保存數(shù)據(jù)，這叫冷開機(jī)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間。如果下次開機(jī)，因?yàn)殇囯姵匾呀?jīng)保存了有效的星歷數(shù)據(jù)，所以能快速定位，一般在30秒以內(nèi)，所以叫熱開機(jī)，如果模塊斷電時(shí)間超過10小時(shí)，鋰電池放電放光，那么再開機(jī)也相當(dāng)于冷開機(jī)。

3. 如果出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無法冷開機(jī)時(shí)怎么辦?

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

GPS模塊在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常作為時(shí)間基準(zhǔn)，輔以模塊內(nèi)部的RTC，可獲得非常高精度的時(shí)間參考，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。至于GPS測(cè)速，只是在獲得經(jīng)緯度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算實(shí)現(xiàn)的一種擴(kuò)展應(yīng)用。