GPS模塊是什么

我們常說的GPS定位模塊稱為用戶部分，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模塊并不播發信號，屬于被動定位。通過運算與每個衛星的偽距離，采用距離交會法求出接收機的得出經度、緯度、高度和時間修正量這四個參數，特點是點位速度快，但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛星參與計算，稱為3D定位，3顆衛星即可實現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，供接收者選擇應用。

GPS模塊性能的*價指標主要有接收靈敏度、定位時間、位置精度、功耗、時間精度等。模塊開機定位時間在不同的啟動模式下有很大不同。一般來說，冷啟動時間是指模塊內部沒有保存任何有助于定位的數據的情況，包括星歷、時間等，一般標稱在1分鐘以內;溫啟動時間是指模塊內部有較新的衛星星歷(一般不超過2小時)，但時間偏差很大，一般標稱在45秒以內;熱啟動時間是指關機不超過二十分鐘，并且RTC時間誤差很小時的情況。一般標稱在10秒以內;重新捕捉時間就如同汽車鉆過了一個隧道，出隧道時重新捕捉衛星。一般標稱在4秒以內。

如果模塊在定位后放的時間很久，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，但是這個星歷是錯誤的或不具有參考意義的。在這些情況下，定位時間可能要幾分鐘甚至更久的時間。所以一般GPS模塊出廠時要將模塊內部的星歷等數據清掉，這樣客戶拿到模塊后可以冷啟動方式快速定位。

定位精度可在靜態與動態情況下進行考察，且動態定位效果優于靜態定位。GPS模塊所標稱的定位參數是指在開放的天空下，衛星信號優良的情況下測得。所以在常規的測試中很難達到標稱的定位時間與定位精度。常見的水平定位精度描述方式有兩種：一是mCEP，即圓概率誤差，意指測出的點有50%的概率位于一個以真實坐標為圓心，以m為半徑的圓內;二是m2DRMS，即2倍水平均方根誤差，意指測出的點有約95.5%的概率位于一個以真實坐標為圓心，以m為半徑的圓內。

GPS模塊精度

GPS模塊的定位精度取決于很多方面，比如來自于GPS系統的衛星鐘差及軌道差、可見GPS衛星數量及幾何分布、太陽輻射、大氣層、多徑效應等。另外，同一個GPS模塊，還會因為天線及饋線質量、天線位置和方向、測試時間段、開放天空范圍及方向、天氣、PCB設計等原因產生不同的定位誤差。即使是同一個廠家同一個型號的不同GPS模塊使用天線分集器同時進行測試時，靜態漂移量也會有差別。

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

GPS常見的天線是陶瓷平板天線，這種天線成本低，外部加有源放大電路，接收信號方向單一，增益比較高，所以采用最多。但它的缺點是體積大，易受溫度影響產生頻率飄移。如果把陶瓷面積做小，會影響接收增益;如果做薄，會影響接收天線接收帶寬，還會受有源放大部分影響。目前使用效果很好的尺寸是25×25×4mm3。陶瓷片天線在實際使用時垂直向上放置時的。

GPS天線的信號傳輸線同樣非常重要，包括外部饋線與PCB走線。只有在阻抗匹配時輸出功率才可能。因此整個傳輸線要保證50Ω的高頻阻抗，對于PCB上如何設計RF走線阻抗，有些小軟件可以幫您很方便的計算。

GPS模塊相關問題

1、GPS模塊的20通道是什么含義？

GPS模塊有一個通道數量的參數，例如20通道，它表示該模塊可以同時和20顆衛星建立通訊，3顆衛星是2D定位，數據不穩定，模塊只有同時收到3顆以上衛星信號后，經過復雜運算后才能獲得正確的定位數據，如果同時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，在地球表面上一般的城市環境下通常可以同時和4～11顆衛星同時通訊。

2、GPS模塊為什么開機后很長時間才能獲得定位數據？

GPS模塊有冷啟動，熱啟動和暖啟動（現在的技術基本上已經將該冷啟動和暖啟動兩模式參數做得非常接近，從而就逐步取消了暖啟動）三個參數，如果GPS模塊初次通電，或者移動超過500公里后通電時，模塊要重新計算一次星歷數據，一般正常情況下的GPS模塊只需要30多秒鐘就能正常定位（這就是冷啟動），S-87具有內置紐扣電池，可以將星歷數據存儲在模塊內部，當下次模塊工作的時候可以很快速的定位，一般像S-87只需要1~3秒就可以實現新的定位，那這種定位就叫做熱啟動，如果模塊斷電時間超過4小時，內部RTC沒有實時供電，那么再一次的開機也相當于冷啟動。

3、如果出現長時間無法冷啟動定位時怎么辦？

那么就需要檢查GPS天線擺放位置是否在一個開闊的環境下，能否讀取到GPS模塊輸出的GPS數據？GPS數據中的GSV語句里面可以觀測到GPS衛星信號狀態？從這些方面就可以判斷具體問題在什么地方！模塊可以每秒輸出一次：$GPGGA $GPGSA $GPGSV $GPRMC的定位數據，我們通常用$GPRMC精簡數據輸出這條信息，這條信息包含了目標的：經度、緯度、速度（海里/小時）、運動方向角、年份、月份、時、分、秒、毫秒、定位數據是有效的還是無效的這些重要信息，GPS模塊的芯片大部分還是采用的SiRFIII系列為主，SiRFIII芯片是20通道，實時解算能力強。該部分模塊市面上很常見：環天，達伽馬，Ublox等等。

4、天線狀態監測怎么辦？

當天線開短路的時候，需要怎么處理呢？這個辦法是GPS模塊能輸出天線開短路狀態的語句來提示客戶做這方面的查驗，這樣的好處就是可以讓客戶很方便的查看問題點，同時保護模塊不受到大電流沖擊，市面上很多這樣的應用，比方S-87、S-90、S-93和UBLOX一些模塊也具有這樣的功能，但是區別點就是Ublox的需要搭外圍器件來實現這個功能，達伽馬的是不用任何外圍器件，好像這個功能只能flash版本的才能實現，rom版本的不能配置IO口，這個功能就沒辦法實現。

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