GPS-设计与分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,东 方 拓 宇,GPS,设计与分析,1,G,lobal,P,ositioning,S,ystem,系统介绍,硬件与软件设计要求,量产要求,问题,debug,GPS co-clock(TMS),GPS,测试介绍,如何捉取与分析,GPSLog,GPS Filed Test,参数说明,GPS SP META,测试各项指标的含义以及参考范围,2,G,lobal,P,ositioning,S,ystem,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。,3,地区,系统,频点,卫星,美国,GPS,1575.42MHz,24,俄罗斯,GLONASS,1,602MHz+N*0.5625,24,欧洲,Galileo,1563MHz-1591MHz,30,中国,北斗,1559.052MHz,1591.788MHz,35,4,Satellite System,PRN numbers,NMEA/PMTK,SVID,GPS,1 32,1 32,WAAS,120 138,33 64,GLONASS,1 24,65 88,8996 reserved,GALILEO,1 54,51104,QZSS,183 187193 197,reserved,193197,BEIDOU,130,201230,5,硬件设计要点,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。,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,影响,改善措施,传导,CNR,RF trace,、,LNA,卫星信号,CNR,低会造成解调难，定位慢，容易丢失定位。,RF trace,做,50,欧阻抗控制，走线越短越好且严格包地保护。靠近天线端加,LNA,提升系统噪声系数。,天线效率,结构、天线形状,天线效率低会造成接收卫星信号强度低，从而造成,CNR,低。,设计结构之初就需要给,GPS,天线预留足够的空间。,clock,status,clock,走线、,TCXO,净空、热源与,TCXO,距离,clock drift,太大会造成定位慢，,clock drift rate,太大会造成即使在强信号下定位时间也长甚至无法定位。,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。,GPS desense,干扰源离,GPS,天线和,RF,走线的距离,干扰源工作时会造成,GPS CNR,下降。,结构上，,Menory chip,、,T,卡、,Camera,、,LCD/CTP,连接器及任何,FPC,远离,GPS,天线，干扰 源要有良好屏蔽。,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,spec,备注,传导,CNR,40 dB-Hz,GPS signal-130 dBm,65 dB-Hz,CW signal-105dBm,天线效率,40%,总效率,15%,上半球效率,clock drift,0.5ppm/2ppm,依据所使用晶体规格配置软件,Clock,drift,rate,(26MHz,晶振,),2.5ppb/s,无热冲击,10ppb/s,WIFI/2G/3G,等,PA,开关造成热冲击,Clock drift rate,(TMS Co-Clock),5ppb/s,无热冲击,120ppb/s,WIFI/2G/3G,等,PA,开关造成热冲击,GPS Desense,CNR drop35,），但定位时间长,甚至,无法定位,TCXO clock,不稳定,SW,使用,TCXO,时，是否,关闭,co-clock output,量测,co-clock,输出端是否有信号,PCB,TCXO,和,co-clock path,是否同时贴件；,直接,check PCB,TCXO,净空是否满足,MTK spec,；,TCXO,与各,PA,距离是否满足,MTK,推荐值；,强信号下测量静态,clock status,和各热源工作时的,clock status,co-clock TMS,未校准或校准失败,debug log,录制,debuglog,，查看,PMTKTSX,语句的最后两个字段是否为,0,（,0,表示未校准）,重新进行校准，查看,log,确认校准参数在,spec,范围内,19,GPS co-clock(TMS),MT6627/MT6625 GPS co-clock(TMS),方案是：,MT6166,使用,TMS(crystal+thermistor),，,MT6627/MT6625,省去,TCXO,，参考时钟由,MT6166,提供。,使用,co-clock,方案需要注意以下几点：,MT6572/MT6582,使用,MP,版本芯片；,MT6166,使用,TMS,；,SW,修改成,co-clock,配置；,使用前需要进行,RF,校准和,co-clock,校准；,完全遵守,TMS layout guide,，,26MHz clock,全程保护。,常见校准,Fail,原因：,软件修改不完全：从,TCXO,改成,TMS,，软件总共有四处地方需要修改；,校准步骤不完全：例如做,RF/co-clock,校准前没有使用,RF tool,生成升温参数并填入,cfg,文件。,Database,文件与当前,load,不配套；,连续多次进行,co-clock,校准：连续多次校准后，,cfg,中的升温参数已不适应,PCB,当前温度状况，导致校准参数,C0/C1,超出,spec,。,20,GPS,测试,-,干扰测试,GPS,干扰主要是通过观察接收载噪比（,CNR,）在待测干扰源有无工作时的变化量来判断的。,如果有,GPS,模拟器，则,PC,端可以利用,Mini GPS,实时显示卫星,CNR,情况，直观地观察干扰源开关的,CNR,变化。当然，也可利用录制,debug log,的方式进行测试。,21,22,GPS Field Test log,捉取,23,24,如何分析,GPSLog,GPSLog,有两种类型的文件。文件内部存储的只是,$GP,开口的,log,，那么这种,log,称为,NMEA log,；文件内部除了,$GP,的,log,，还有其他的一些,log,，例如,$PMTK,的,log,等等，这种,log,称为,GPS DebugLog,。,NMEA,分析方法,GPGGA,中可以得到,UTC,时间、经纬度、当前定位状态、使用的卫星数目、,HDOP,等等；,GPGSA,中可以得到定位类型、所使用到的卫星,ID,；,GPGSV,中可以得到可视卫星的数目，然后会一次列举出每科可视卫星的,ID,、方位角、仰角和信号强度；,GPRMC,中可以得到,UTC,时间、定位状态、经纬度、速度、,UTC,日期；,GPACCURACY,是,MTK,加入的获取定位精度的语句。,缺少哪些辅助资讯,如果产看是否触发,AGPS,，需要从,GPS debug Log,中分析，搜索,PMTK730,这个语句，因为辅助数据主要是看时间、位置、星历这三个。,$PMTK730,0,0,0,1,0,1,1,0,：从这个语句中的一个,1,表示缺少星历、第二个,1,表示缺少位置、第三个,1,表示缺少时间。,PMTK710,表示获取星历辅助数据，,PMTK712,表示获取时间辅助资讯，,PMTK713,表示缺少位置辅助资讯。,25,查看卫星分布如何,通过看,GPGSV,里的卫星的方位角和仰角可以判断卫星的位置，通过判断,GPGSA,里的卫星可以知道当前定位使用了哪些卫星，这样就可以知道当前使用定位计算的这些卫星的卫星分布如何、信号强度如何。通过,GPGGA,里的,HDOP,来判断当前卫星的分布如何，这个值越小越好。卫星分布越好，越有可能产生的定位精度越高。所以,HDOP,是定位精度的充分但非必要条件。,当前有哪些星历被保存,通过搜索,GPS Debug Log,文件中,PMTKEPH,，该关键词会告诉你当前有哪些卫星是已经解析下来辅助资讯的。例如,PMTKEPH,3,12,15,18,表示有,3,颗卫星已经解析下来了星历数据，他们的卫星,ID,是,12,、,15,、,18.,如何判断,GPS,已经正常工作,GPS,工作起来首先会在,GPS debug Log,中打印出来,PMTK010,的字样，所以通过判断这个可以知道,GPS,是否有正常工作起来。,26,星历数据是来自,EPO,、,HotStill,还是实时解算,如果知道当前使用到的卫星星历数据是来自实时接收解算下来的星历、还是,EPP,或者是,HotStill,，同样也是通过判断,PMTKEPH,。,如果该关键字后面跟着的卫星,ID,是正整数，那么是实时接收解算下来的星历；,如果是浮点数，而且是负数，但是小数点后都是,0,，表示的是,EPO,；,如果是浮点数，而且是负数，但是小数点后的是非,0,，表示的是,Hotstill,；,判断,AGPS/EPO/HotStill,是否工作,从,GPS Debug log,中搜索到,wk,，,epo,表示,EPO,有工作；,从,GPS debug log,中搜索到,wkbee,表示,Hotstill,有工作；,从,GPS Debug log,中搜索到,wkssi,表示,AGPS,有工作。,H/W/C/F GPS Start,通过从打开,GPS,的第一条,GPGGA,语句来确认是什么启动方式，如果该语句中的时间是,235944,，那么表示没有时间辅助资讯，这是完全冷启动；如果有时间信息，但是位置是,8960.0000,，,N,，,0000.0000,，,E,，这表示是冷启动；如果既有时间也有位置，可以看第一条,PMTKEPH,中是几颗有卫星的星历，如果一颗没有，那么这是暖启动；如果发现也有位置、时间、而且至少,4,颗以上的星历，那么这是热启动。,27,DESCRIPTION,GPS,搜星慢，信号弱，定位慢，定位漂移问题,SOLUTION,若客户有遇到该类,GPS Performance issue,，请到,DCC,上下载以下文档，参考文档进行检查。,MTK_GPS_Phone_SQC_Test_20120220_Sim.pdf,。,若确定跟测试环境无关，仍有问题的话，请提交,eservice,并附上复现问题的,gps debug log and mobile log.,抓取,gps debug log and mobile log,的方法请到,DCC,上下载以下文档。,GPS-Logs-SOP.pptx.,28,GPS Filed Test,参数说明,CEP,和,RMS,是,GPS,的定位精度单位，也是个概率单位。就拿,5M CEP,说吧，意思是以,5M,为半径画圆，有,50%,的点能打在圆内，也就是说，,GPS,定位在,5M,精度的概率是,50%,，相应的,RMS,（,66.7%,）,2DRMS,（,95%,）当然很多商家愿意给出,CEP,，因为单位大了，前面的数就小了，好看。,水平精度以圆概率误差,(CEP),意味着,50%,的结果在给出的圆直径内，,50%,的结果在圆外。,RMS,是,1 sigma,或,1,倍标准差，如果结果是无偏的，概率为,67%,。,2dRMS,是,2 sigma,或,2,倍标准差，概率为,95%,。,他们的相互转换可以按照下面的规则：,CEP,乘以,1.2,能转换为,RMS,，,CEP,乘以,2.4,能转换为,2drms,。,29,GPS SP META,测试各项指标的含义以及参考范围,Phase Ratio,测试信号锁定的能力，检验,TCXO,的品质，以,-130 dBm,的信号强度而言，,Phase Ratio,须在,0.85,以上,TCXO Offset,测试,TCXO,的品质，在,-130 dBm,信号强度，以,0.5ppm,的,16.368 MHz TCXO,而言,Offset,需在,+/-40.92 Hz,之內。,CNR Mean,测试信号强度和稳定性，以,-130 dBm,的信号强度而言，,CNR,须在,40 dB/Hz,TCXO Drift,测试,TCXO,的品质，在,-130 dBm,信号强度，以,0.5ppm,的,16.368 MHz TCXO,而言,Drift,为,0.8184 Hz(0.05ppm),30,Update,测试,NMEA,的,update,频率,是否符合每秒作一次定位信息之更新,CNR Sigma,测试信号强度和稳定性，以,-130 dBm,的信号强度而言,CNR RMS,必须不能大于,1,。,Bit Sync,测试,Decode GPS,信号的能力，以,-130 dBm,的信号强度而言，须在,5,秒內达到,Bit Sync,。,Acquisition,测试捉取卫星信号的能力，检验,GPS Chip,是否,work,。以,-130 dBm,无,Doppler,的信号强度而言，须在,10,秒內捉到卫星信号,31,