为移动和便携式设备设计超低成本GPS

GPS并不是一个新概念。5年前，GPS还只是顶级汽车的装备，但随着便宜和强健的掌上型个人导航设备(PND)的推出，拥有这种设备的用户数量已经有了很大的成长。今天，用户使用位置资讯的方式不断变化，而他们获取资讯的方式也不断改变。

　　不足为奇的是，GPS的下一步发展将使它走出汽车、走进街头甚至是室内。换句话说，PND功能将被整合进手机。如果手机中的GPS获得成功，那么，设计具有足够智慧来应对极具挑战的行动环境就显得非常重要，这不仅表现在克服技术障碍上，还表现在手机市场的渗透上。也即意味着GPS必须在低功率、低成本条件下仍能提供好的性能。

　　
架构改革

　　一般来说，传统GPS的性能已经很好了。但遗憾的是，在手机应用的功率和成本条件下却无法实现同样好的性能。解决此一问题的第一步，就是彻底改革传统GPS架构。降低成本和功率的方法之一，是将GPS技术整合进现有的RF平台。

　　很明显，在已拥有行动资源的晶片上整合基于软体的GPS解决方案可大幅降低成本。透过嵌入在另外一个平台上的软体实现GPS，意味着要比基于硬体的解决方案节省高达80%的面积。这种方法最终可能使增加的成本少于1美元。

　　GPS的软体实现和现有RF晶片的整合也会为功率要求带来显著的影响。但即使具有重新设计GPS架构所带来的优势，手机中成功实现GPS的基础也可以做更多改进。

　　这在我们讨论GPS性能时意味着什么呢？一个传统的重要指标是TTFF(首次定位时间)，它是指GPS接收器获得卫星讯号所需的时间。过去在恶劣环境下，TTFF通常要一分钟以上。

　　由于采用了新的软体演算法，TTFF术语现在可以删除了，问题仅在于："可根据要求随时随地获得定位资讯吗？"答案应该为"是的"。

　　
性能和功率

　　如果GPS用在手机上，那不管用户站在空旷的室外还是室内都应该有相同的体验。遗憾的是，目前为止还无法达到这一目标，确保在较深的室内使用时具有良好的QoS是设计?服务面临的新挑战。

　　在为手机设计GPS时，功率也是一个严重的问题。大多数用户不会选择牺牲手机的通话时间给GPS功能使用，因此必须设法降低功率。

　　幸运的是，用户在手机上使用GPS的方式与在汽车内使用的方式截然不同。例如，在车内使用PND从A点到B点通常意味着GPS功能需要连续工作来追踪讯号，以便获得车速高达113kph时的车辆即时位置资讯。

　　
图1：GPS手机用户不管在室外还在是室内都应该有相同的体验。

　　但当汽车进入隧道时，传统的GPS系统将消耗很大的功率来极力撷取永远也不会成功找到的卫星讯号。

　　现在，让我们从隧道中的汽车环境转换到另外一个等效的环境──室内深处。这时不应徒劳地去搜索卫星讯号，而是让手机使用蜂巢式三边测量技术去计算位置，这将显得更有意义，也更有效率。

　　eGPS软体可以透过关闭GPS射频模组达到节省功率的目的。与特别消耗功率的情形不同，在手机作室内定位时，GPS功能实质上不消耗功率。因为在将GPS设计进行动平台时功率非常重要。

　　在手机中GPS并不是唯一可用的功能，用户短时间使用GPS的概率是很高的，例如，寻找到影院的道路，或寻找最近的义大利餐馆。基于这样的原因，让GPS一直开着是毫无意义的。

　　解决这个功率问题的方法是让GPS在需要时工作，在不用时完全关闭，这样可将电源使用率降低到电池寿命的1%以下。

　　过去GPS无法运作的原因，是过于老旧的技术被硬塞进手机中，即使做出妥协，都无法形成可使用的解决方案，这种方法实际上会影响手机中其他功能的性能，不仅造成与其他无线技术的互通作业性问题以及额外的功率要求，还会使解决方案总成本居高不下。


　　图2：CSR公司利用其BlueCore Host软体将GPS技术整合进现有的RF平台，因而降低了成本和功率。

　　手机中的GPS是消费者确实需要的功能。从这方面看，将GPS技术嵌入进手机中几乎是不可避免的趋势。

　　消费者已经偏好于拥有车载GPS技术，现在他们希望能将GPS带着上街。产品设计师现在必须确保采取了正确的措施来应对GPS引起的设计挑战，并认真确保最终用户能从中受益。

　　在设计手机时，透过从体积、性能和成本方面选择核心元件，被大众接受的定位服务将有很大的市场机会。