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        精確度達30 厘米范圍,超精準GPS 芯片將在2018 年“空降”智能手機

        2017-11-01 22:08:05
        海外星云 2017年20期
        關(guān)鍵詞:精確度智能手機高速公路

        精確度達30 厘米范圍,超精準GPS 芯片將在2018 年“空降”智能手機

        Broadcom公司

        我們都曾有過這樣的混亂經(jīng)歷。你正在高速公路上行駛,遵從谷歌地圖所指示的路線。Siri忽然告訴你,“向東行駛半英里,然后進入高速公路”,但你這時發(fā)現(xiàn),你已經(jīng)在高速公路上了。經(jīng)過一陣慌亂,再爆上幾句對Siri及其AI家族的粗口,您逐漸意識到了這個問題:你的GPS還不夠準確,還不能讓你的導航應(yīng)用程序知道,你到底是在高速公路上,還是在公路旁邊。

        這樣的日子馬上要結(jié)束了。

        在近日在波特蘭舉行的IONGNSS+會議上,Broadcom宣布,它正在對一款面向大眾市場的新型芯片進行采樣測試,該芯片可以利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星信號,并將為下一代智能手機提供30厘米的精確度,遠超現(xiàn)在的5米精確度。

        更好的消息是,該芯片在城市的混凝土叢林中仍可以工作,它消耗的功率只有當今芯片的一半。這款BCM47755芯片已被列入2018年發(fā)布的一些智能手機設(shè)計,但Broadcom不會透露到底是哪些智能手機。

        GPS和其他全球?qū)Ш叫l(wèi)星服務(wù)(GNSS),如歐洲的 Galileo,日本 QZSS和俄羅斯的Glonass,允許接收機通過計算自己距離三顆或更多衛(wèi)星的距離來確定其位置。所有GNSS衛(wèi)星,哪怕是最舊的一代現(xiàn)役衛(wèi)星,都廣播發(fā)送一個被稱為L1信號的消息,該消息中包括衛(wèi)星的位置,時間和識別簽名模式。除了傳統(tǒng)的L1信號之外,新一代衛(wèi)星以不同的頻率廣播被稱為L5的更復雜的信號。基于信號從衛(wèi)星到接收機的時間長度信息,接收機可以利用這些信號來確定自己與每顆衛(wèi)星的距離。

        Broadcom的接收機首先用L1信號鎖定衛(wèi)星,然后用L5精確計算出位置。L5信號更加優(yōu)越,特別是在城市地區(qū),因為它比L1更不容易被多路徑反射所扭曲。

        在一個城市中,衛(wèi)星信號要么直接到達接收機,要么通過彈跳一個或多個建筑物才到達接收機。直接信號和任何反射到達的信號具有稍微不同的到達時間,如果它們彼此重疊,則它們的疊加會形成一種信號斑點。接收器通過尋找該斑點的峰值來確定到達時間。但是斑點越混亂,所能確定的精確度就越低,最終計算的位置就越不準確。

        L5信號非常短暫,反射信號不太可能與直接信號重疊。接收機芯片可以簡單地忽略掉它接收到的第一個信號——直接路徑信號——之后的任何信號。Broadcom芯片還使用載波信號相位中的信息來進一步提高精度。

        雖然目前市場上也有使用L5的先進系統(tǒng),但這些系統(tǒng)通常用于工業(yè)目的,如油氣勘探。Broadcom的BCM47755是第一個使用L1和L5的大眾市場芯片。

        為什么現(xiàn)在可以使用雙頻率衛(wèi)星了

        為什么這一產(chǎn)品到了現(xiàn)在才發(fā)布?BroadcomGNSS產(chǎn)品營銷副總監(jiān)Manueldel Castillo說:“過去,軌道上一直沒有足夠多的L5衛(wèi)星。現(xiàn)在,在我們所處的位置,軌道上有大約30顆這樣的L5衛(wèi)星,這些衛(wèi)星作為一個組群只飛過日本-澳大利亞軌道?,F(xiàn)在,即使從一個城市上方的狹窄天空窗口,你也可以看到六七個衛(wèi)星了。這相當不錯了。所以現(xiàn)在是正確的時機。”

        Broadcom必須在智能手機有限的功率預(yù)算范圍內(nèi)提高精確度。從根本上說,這歸結(jié)為三件事情:轉(zhuǎn)向更節(jié)能的28納米芯片制造工藝,采用新的無線電架構(gòu)(Broadcom不會公開細節(jié)),并設(shè)計省電的雙核傳感器集線器。與Broadcom之前的芯片相比,它們總共節(jié)省了50%的功率。

        在智能手機中,傳感器集線器從系統(tǒng)的傳感器獲取原始數(shù)據(jù),并處理它,提供手機的應(yīng)用處理器所需的信息,從而將計算負擔及其伴隨的功率從應(yīng)用處理器中抽出。例如,傳感器集線器可能會監(jiān)視加速度計,查找信號以偵測你是否已將手機的方向從垂直翻轉(zhuǎn)到水平。然后,它將向應(yīng)用處理器發(fā)送相當于單詞“水平”的信號,而不是發(fā)送復雜的加速度流信息。

        BCM47755中的傳感器集線器利用了ARM的“big.LITTLE”設(shè)計,這是一個雙核架構(gòu),用一個簡單的低功耗處理器核與一個更復雜的核配對。低功耗核(目前是 ARMCortexM-0)可處理簡單的連續(xù)任務(wù)。復雜核CortexM-4功能更強大,但功耗更高,僅在需要時才啟動。BCM4775只是在全球推出的厘米級導航精度的最新發(fā)展。博世,Geo++,三菱電機和U-blox已于八月份成立了名為SapcordaServices的合資公司,以提供厘米級的精確度。Sapcorda似乎依靠使用地面站來測量GPS和Galileo衛(wèi)星信號由于大氣扭曲造成的誤差。然后,這些測量值將被發(fā)送到手機和其他系統(tǒng)的接收器,以提高精確度。

        日本的19億美元的Qasi-Zenith衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)也依賴于糾錯機制,但它通過增加一組衛(wèi)星來增加城市導航;這樣可以保證,即使在東京最密集的地區(qū),也至少有一顆衛(wèi)星是直接可見的。這四顆衛(wèi)星中的第三顆是8月份剛發(fā)射的,第四顆計劃在10月份發(fā)射,該系統(tǒng)將于2018年上線。笏(本刊綜合整理)(編輯/小文)

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