全球GPS定位系統(tǒng)自打上世紀90年代開始,逐步應(yīng)用在民用領(lǐng)域以后,經(jīng)過近30多年的發(fā)展,各行各業(yè)的設(shè)備和儀器都逐步引入GPS定位系統(tǒng),并且規(guī)?;氖褂?,特別是隨著車載DVD導(dǎo)航、汽車定位器以及無人及測繪等領(lǐng)域的高速發(fā)展,對于GPS定位器的接收機靈敏度要求也逐漸提高,畢竟當定位器嵌入了靈敏度比較高的接收機以后,不管是在高樓下方,還是狹窄的街道,都會在最短的時間內(nèi)獲取到時間星歷以及定位信息,大大減少了冷啟動和溫啟動的時間消耗。
有時在和潛在的行業(yè)公司客戶交流過程中,他們經(jīng)常要求我們提供的GPS定位器再精準一些,可是我們在采用GPS定位模組做ODM訂單BOM表的時候,參數(shù)值上很少出現(xiàn)精度值,都是理論的誤差范圍,那在GPS定位模組實際的定位精度到底在多少米呢?有沒有最佳的定位環(huán)境呢?
對于GPS定位器整體的性能來講,接收機靈敏度是非常重要的核心參考指標,每家定位模組生產(chǎn)商和研發(fā)公司都會將接收機的靈敏度和手機CPU的運算效率一樣看待,可想而知這個有多么重要。接收機的靈敏度主要分為三類,第一類是捕獲靈敏度,第二類是跟蹤靈敏度,第三類是初始啟動靈敏度,目前最常用的定位器接收機通常靈敏度控制在-160dBm,而接收機的初始啟動靈敏度數(shù)值和捕獲靈敏度數(shù)值都在到-142dBm和-148dBm下方。
當查閱了美國定位系統(tǒng)的官方網(wǎng)站后,發(fā)現(xiàn)目前官方宣稱民用GPS的水平精度為4米(7.8米95%置信區(qū)間)。GPS垂直精度更誤差就更大了。但是某些特種的定位設(shè)備可以達到3米的精度。例如:多模定位芯片,可能因為帶有定位系統(tǒng)的校準功能,如GPS/北斗、GPS/伽利略、GPS/伽利略/北斗等多模芯片。歐洲的一些國家和地區(qū),在野外沒有任何建筑物的環(huán)境下,沒有任何幫助的情況下,非測繪型的GPS定位器的最佳精度是5米,平均最佳水平為23米,平均水平最差為30-40米,GPS定位器精度值會因周圍環(huán)境,使用的設(shè)備,天氣和許多其他因素而有很大差異。上述數(shù)據(jù)來自一些測繪的論壇,測試設(shè)備來自使用各種類型的智能手機和汽車定位器。
當初次使用汽車定位器的時候,我們會將汽車定位器接入車載電源上,這時GPS定位器的接收機就開始工作,它主要是對衛(wèi)星信號進行捕獲,當捕獲住衛(wèi)星信號以后就開始降低工作耗能,對衛(wèi)星信號進行跟蹤,從而對車輛行駛路線進行實時監(jiān)控,以外其他類型的定位器除了定位信息以外還將可以接收和推送GPS短文、更新授時數(shù)據(jù)。如手持定位終端、無人機測繪定位系統(tǒng)等。
在定位精度方面,衛(wèi)星定位技術(shù)基于經(jīng)典物理學(xué)的實現(xiàn)方式受到信號功率、帶寬和傳播時延的限制,測量精度很難進一步提高。此外,電磁信號易受到大氣電離層和對流層的干擾;在城市、山區(qū)等復(fù)雜環(huán)境下,由于建筑物、樹木、地形的遮蔽作用,信號存在非直線傳播,導(dǎo)致不同環(huán)境下的導(dǎo)航效果存在較大差異,會大大降低GPS的精度。在水下、隧道、掩體、室內(nèi)等環(huán)境中,衛(wèi)星定位信號無法穿透水、建筑物和其他實體,從而無法進行衛(wèi)星導(dǎo)航。在這些場景下,通常使用慣性導(dǎo)航、基站定位等方式進行粗略定位,誤差較大。最佳的定位環(huán)境可以提高GPS精度例如:開放的室外區(qū)域、海灘、國家公園、城市廣場、高度公路等。
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