衛(wèi)星導(dǎo)航在無論是現(xiàn)在,還是未來在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全等方面的重要性不言而喻。所以擁有自主的、可自控的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也是必須的。因此國(guó)家拋棄對(duì)美國(guó) GPS 系統(tǒng)的依賴,花費(fèi)巨資建立了自己的全球定位北斗系統(tǒng)。目前北斗正在按部就班的建設(shè)當(dāng)中,并且已經(jīng)能有為國(guó)內(nèi)提供各種導(dǎo)航服務(wù)。
在北斗天基系統(tǒng)不斷完善的同時(shí),地面系統(tǒng)的建設(shè)也在跟進(jìn)。不過從目前情況來看,北斗的產(chǎn)業(yè)化之路阻礙重重,市場(chǎng)占有率還很低。究其原因,主要是應(yīng)用資源的不完善,不像 GPS 等系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展多年,有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和應(yīng)用支持。因此,發(fā)展、完善北斗系統(tǒng)的應(yīng)用支持,完善產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)瞧洚a(chǎn)業(yè)化必先要做的事情。而其中的核心 GNSS 芯片更是重中之重。
和芯星通一家從事高集成度芯片設(shè)計(jì)和高性能 GNSS 核心算法研發(fā)的芯片公司。我們這次一起來看的就是和芯星通的一款 GNSS 芯片 -Nebulas UC260。Nebulas UC260 2009 年 4 月開始研發(fā),2010 年 9 月芯片發(fā)布。采用 90nm 低功耗工藝,內(nèi)置 200+MHz 處理器和 192 個(gè)邏輯通道,支持當(dāng)前所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),包括北斗 1、北斗 2.B1/B2/B3、GPS.L1/L2/L5、GLONASS.L1/L2 和 GALILEO.E1/E5a/E5b 等,該芯片單顆可同時(shí)支持 6 個(gè)獨(dú)立頻率,如三系統(tǒng)雙頻或者雙系統(tǒng)三頻接收機(jī)應(yīng)用,并可以配合雙天線進(jìn)行二維定向或者三天線進(jìn)行三維定姿,還可以通過并列使用多顆芯片進(jìn)行擴(kuò)展,以支持更多系統(tǒng)、更多頻率的應(yīng)用。
圖 1 Nebulas UC260 實(shí)物圖
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Nebulas UC260 芯片實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)多頻率的真正融合。Nebulas 芯片的每個(gè)調(diào)制模塊硬件單元均可支持各種不同的調(diào)制模式,包括 BPSK、BOC、mBOC、AltBOC 等;相關(guān)器、FFT 和匹配濾波器混合應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)各種不同衛(wèi)星系統(tǒng)的捕獲跟蹤算法最優(yōu)化;每個(gè)碼發(fā)生器硬件單元,均可支持各種不同的測(cè)距碼,如 PRN,不規(guī)則測(cè)距碼和片外產(chǎn)生的實(shí)時(shí)更換的測(cè)距碼;內(nèi)嵌式 CPU,算法功能一體化,實(shí)現(xiàn)單芯片自主定位以及不同系統(tǒng)的任意四顆衛(wèi)星聯(lián)合定位;而接收機(jī)自主完好性檢測(cè),保障了位置信息的安全性和可靠性。
圖 2 Nebulas UC260 芯片架構(gòu)
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作為全球首顆支持“全北斗”(RNSS+RDSS)工作模式的 SoC 芯片,該芯片將充分發(fā)揮北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的創(chuàng)新性和獨(dú)特性,填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,并徹底解決我國(guó)自主建設(shè)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在高精度測(cè)量測(cè)繪、導(dǎo)航 / 授時(shí)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和終端設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用時(shí)的基礎(chǔ)芯片短缺的問題。
本次我選擇的是瑞士 u-blox 公司的 UBX-M8030 來和 Nebulas UC260 作比較。UBX-M8030 是 u-blox 公司最新一代的獨(dú)立式定位芯片。高性能的 u-blox M8 定位引擎可同時(shí)接收 GPS,QZSS,GLONASS 和北斗衛(wèi)星信號(hào),提供卓越的靈敏度和快速的捕獲時(shí)間。
u-blox M8 芯片采用了創(chuàng)新性的單芯片架構(gòu)和先進(jìn)的軟件算法,在同步接收模式下功耗極低。在單星系統(tǒng)工作時(shí),芯片在省電模式下的總功耗可低至 12mW。
圖 3 UBX-M8030 實(shí)物圖
擴(kuò)展工作電壓范圍和兼容 1.8V 及 3.0V 輸入 / 輸出的特性使此芯片適合廣泛的用戶應(yīng)用。先進(jìn)的 RF 架構(gòu)和利用主動(dòng)連續(xù)波干擾檢測(cè)技術(shù)的干擾抑制功能,確保了芯片即使在惡劣的 GNSS 衛(wèi)星信號(hào)環(huán)境下也能提供最佳的定位性能。
總結(jié)下來兩者性能都還是不錯(cuò)的,具體的來看看特性對(duì)比吧:
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