輔助全球定位系統(tǒng)(A-GPS)革命及其消費(fèi)市場(chǎng)
圖4 比較了低價(jià)及高價(jià)的GPS 接收器的表現(xiàn)。當(dāng)勘測(cè)級(jí)專業(yè)接收器(survey-grade receiver) 接上移動(dòng)電話使用的平板天線時(shí),出現(xiàn)了很多個(gè)定位間距(position gap),而且當(dāng)汽車不動(dòng)的時(shí)候,定位卻仍飄移(在圖的左下以及上側(cè)區(qū)域,路口的地方)。這是由于城市環(huán)境的信號(hào)比較微弱。但我們也先別急,因?yàn)檫@也還不是消費(fèi)型GPS 最嚴(yán)苛的測(cè)試:在嚴(yán)峻的都會(huì)高樓密集區(qū)像是舊金山、紐約、芝加哥、上海、臺(tái)北、東京新宿之類地區(qū),才是終極挑戰(zhàn)。通常在這些地方,最多只能直接接收到一顆或二顆GPS 衛(wèi)星,也許也可以借著偵測(cè)到清楚的反射信號(hào)而收到其他衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào),但這不是我們常談到的GPS 多路徑效應(yīng),那個(gè)是“同時(shí)有直接信號(hào)也有反射信號(hào)”,但這里卻是“只有反射信號(hào)。其他都沒了”。GPS 的直接信號(hào)通常都會(huì)被高聳密集的建筑物遮蔽,而無(wú)法被偵測(cè)到。因此很難獲得良好精確度。
圖5并列比較了移動(dòng)電話上的GPS 以及勘測(cè)級(jí)專業(yè)GPS(survey grade GPS),在安裝同樣的小型天線后,我們?cè)谂f金山金融區(qū)做測(cè)試??睖y(cè)級(jí)專業(yè)GPS(survey grade GPS)完全無(wú)法定位!圖6 顯示可得信號(hào),并解釋了原因。在蒙特馬利街(Montgomery Street)上,只有依據(jù)直接可得的衛(wèi)星,信號(hào)強(qiáng)度是-132dBm,所有其他的衛(wèi)星的信號(hào)強(qiáng)度都低于-140dBm,傳統(tǒng)GPS 是無(wú)法獲取信號(hào)的。要能夠在這種嚴(yán)峻的環(huán)境中有辦法定到位置,我們需要移動(dòng)電話中具備高靈敏度GPS 接收器。
簡(jiǎn)言之,低成本的接收器并不會(huì)犧牲性能。而且相反地,由于有先前提到的七樣關(guān)鍵技術(shù)的演進(jìn)和突破,首次定位時(shí)間(TTFF)和靈敏度都有驚人進(jìn)步;而且定位精準(zhǔn)度也沒有打折扣,事實(shí)上在城市環(huán)境中,低成本接收器比起傳統(tǒng)接收器,以及新型、動(dòng)輒上千美元的勘測(cè)級(jí)專業(yè)接收器(survey-grade receiver)卻毫不遜色。
我們已經(jīng)看過GPS 消費(fèi)市場(chǎng)規(guī)模超過了預(yù)期,從技術(shù)觀點(diǎn)來說,答案較不明確。在過去十年,消費(fèi)型GPS 技術(shù)進(jìn)步簡(jiǎn)直一日千里。然而精確地來說,由于這些關(guān)鍵技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過早期的預(yù)測(cè)。但是單獨(dú)靠GPS 在室內(nèi)的定位功能卻明顯不足,理想中,我們要的是讓GPS 在室外運(yùn)作得和室內(nèi)一樣的好(但是目前還無(wú)法做到,在現(xiàn)階段,我們無(wú)法在單一GPS 本身技術(shù)上有明顯的突破來改善室內(nèi)定位的效果)。我們不會(huì)期望單一GPS 的首次定位時(shí)間可以進(jìn)步45 倍,或是靈敏度可以再提升個(gè)30dB。然而,我們卻會(huì)希望借助其它技術(shù)的整合,來提高性能。圖7 顯示的是一個(gè)市場(chǎng)上的GPS+MEMS例子,型號(hào)是Tomtom14950,使用了博通BCM4750 芯片 (上面實(shí)驗(yàn)中所使用的同樣芯片)、再加上和MEMS 加速度計(jì)以及MEMS 時(shí)率陀螺儀的整合,如此,可在舊金山的城市高樓密集區(qū)中進(jìn)行測(cè)試時(shí)可獲得更良好的定位效果(精確度提升了30%,最壞情況誤差降低一半多)。測(cè)試結(jié)果顯示方向精確度尤其顯著。
圖7線條圖顯示的是在舊金山測(cè)試中,對(duì)只含有GPS 產(chǎn)品的衛(wèi)星信號(hào)都很差。就單一GPS 來說,定向的角度誤差甚至達(dá)到45°,這也是使用過只含有GPS 的人,都會(huì)遇到的情形:突然之間地圖旋轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤的方向。如果整合了MEMS 時(shí)率陀螺儀后,定向的角度誤差可縮小到只有3°,和45°誤差相比有15 倍的進(jìn)步。這類似過去十年GPS 發(fā)生的各類演進(jìn),主要因?yàn)橛?ldquo;GPS 加值”。
在未來幾年,我們會(huì)開始看到許多技術(shù)加值到GPS 上面:Wi-Fi、NMR/MRL(GSM 及3G 手機(jī)協(xié)助定位) ,當(dāng)然還有GPS+蘇聯(lián)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)、羅盤、日本準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)和歐洲伽利略系統(tǒng)。
舉例來說,近年來大多數(shù)智能手機(jī)、上網(wǎng)本等具有劃時(shí)代意義的類似產(chǎn)品,都配備GPS 以及Wi-Fi,而且許多配備了3G 網(wǎng)卡,所以如果GPS 科技發(fā)展出包含Wi-Fi 及MRL 定位,是再自然不過的事。尋找整合多種無(wú)線芯片供貨商,也是自然的趨勢(shì)。畢竟,當(dāng)有芯片供貨商已經(jīng)為你準(zhǔn)備好的時(shí)候,你為何還要花功夫自己動(dòng)手,解決整合不同無(wú)線共存的問題呢?
我們展望了下個(gè)十年的導(dǎo)航科技,可以說未來的GPS 特色是會(huì)加上其它技術(shù)。誰(shuí)有能力把技術(shù)整合到最大程度,誰(shuí)就會(huì)是最大的贏家。
評(píng)論