GPS接收器架构与设计挑战

图4　A-GPS工作模式示意图

　　所谓的辅助式GPS(Assisted GPS, A-GPS)。A-GPS的运作架构上又可以分为两大模式，一是由电信运营商来提供辅助信息的模式，一是由设备制造商所提供的辅助模式。运营商的A-GPS架构又可分为为控制平面(Control plane)和用户平面(User plane)两种作法，这类的模式能够提供质量稳定、实时且准确的辅助信息，但建置成本极高，而且用户必须负担额外的联机或服务成本。

　　为了打破运营商的控制，有些GPS设备或芯片公司(如u-blox或已被Broadcom并购的Global Locate)已开始提供免费的辅助数据。Global Locate 公司提出LTO(Long-Term Orbit)技术，能将广播星历数据的有效时间延长到2~10天；u-blox也提出AlmanacPlus技术，它可使用十天至两周左右，但所提供位置的准确性会随着时间而下降，下载后前几天准确度最高，时间愈久准确度就愈低，因此最好能经常维持数据的更新。

　　在A-GPS的架构中，会由GPS全球参考网络(Worldwide Reference Network, WWRN)所建置的基站来监控卫星的移动，并持续将观测到的数据传送给网络中的中央服务器，通过此服务器来计算预测卫星未来的移动位置等数据；这些辅助数据会再传送给通信网路中的A-GPS服务器，当具A-GPS功能的终端器寻求辅助数据时，就能通过GSM、GPRS、CDMA或UMTS等移动通信网路来实时传送，称为联机式的A-GPS。另一种方式是让用户以离线的方式预先下载这些辅助数据，该用户可在他方便的时间通过因特网或移动网络来进行下载。

GPS接收器设计挑战

　　今日的GPS市场竞争愈来愈激烈，为了实现市场区别，GPS设备有必要发展出应对策略。就一般性PND的市场来说，由于独立型设备的定位技术已发展到可接受的程度，因此未来有几种走向，一是朝更多附加功能发展，例如整合Wi-Fi、蓝牙(BT)及UWB等无线功能，以及AM/FM收音机、移动电视、视信输入(Video in)等AV影音功能，也可导入硬盘(HDD)、触控面板及外部喇叭输出等功能。SiRF并购Centrality的原因，正是希望发展出属于自己的一套整合应用平台。

　　另一个走向则是往更高功能发展，例如提供能够更快定位的A-GPS功能与服务、提升定位追踪的灵敏度，或是加入MEMS运动传感器，为汽车提供不中断的定位功能。在PND或内装式GPS中导入三轴加速度计和陀螺仪(Gyroscope)或磁罗盘等MEMS组件，就能够在GPS信号不良时进行替代性的方位推估工作。

　　其原理是通过三轴加速度计所提供的加速度及运动方向变化，以及陀螺仪的转向测量，来计算出车辆位移上的改变，并继续在地图上显示导航的功能。在短距离内，DR系统所提供的数据比GPS的信号来得准确，不过，当时间增加时，误差累积效应会愈来愈大，导航的精确度就会大幅下降。

　　还有一个重要的发展趋势，就是软件式GPS的开发。所谓软件式GPS是运用GPU或手机的基带/应用处理器和GPS软件来取代今日的GPS基带功能，这对于PND来说可以省下约5美元的系统成本。除了降低成本外，软件式的GPS接收器方案还有助于缩小设计尺寸及提升设计弹性，让产品能随着新功能、新规格的演进而进行升级。不过，软件式GPS仍得克服性能不佳、整合不易，而且会占用极大的处理器资源等设计难题。