为什么要将GPS添加到下一个设计中

全球定位系统（GPS）是一件奇妙的事情。它帮助我们从这里导航到那里，让我们的朋友知道我们在哪里，并在我把它丢在花园的灌木丛下时找到我的iPhone。

它还可以让当局不仅知道我们在任何特定时刻的位置，而且知道我们去过的任何地方，就像永远一样。但是我们现在不要去那里。然而，请注意，最近最高法院发布了一项决定，要求警方从法官那里获得逮捕令，以便通过手机记录跟踪个人。因此，现在对政府来说，跟踪有点困难。

每当您开车时，GPS 都会在收听。这就是您的汽车导航系统获取交通信息的方式：通过GPS持续读取每个人在道路上的速度。

我在iPhone上使用徒步旅行应用程序（AllTrails）。如果我在出发前下载步道地图，即使我没有Wi-Fi或蜂窝连接，我也可以跟踪我在这条小径上的位置。那是因为我确实收到了GPS。GPS接收器需要多少电量，因此，我可以使用指南徒步旅行或背包多长时间？它各不相同，但肯定是一整天。GPS芯片的工作电流约为15mA，但大多数时间都处于待机状态（<1mA）。

全球导航卫星系统（GNSS），如全球定位系统，是全球信息基础设施的一个基本要素。GPS/GNSS的自由、开放和可靠的特性导致了数百个应用的发展，影响了现代生活的方方面面。GPS技术现在无处不在，从手机和手表到推土机，集装箱和自动取款机。

也许它应该在你的下一个产品设计中。GNSS 的成本不高，它允许您或您的客户跟踪设备，无论它去哪里。如果设备被盗或丢失，您可以找到它。几乎任何相机都想知道图像的拍摄地点，这适用于许多便携式测量设备。但是，请了解GPS和其他全球跟踪设备仅接收。因此，您的设备可以找到它的位置，但它必须找到一种方法来将此信息传输给您。汽车主要使用蜂窝网络进行这种连接。

导航的来龙去脉

GNSS 是一个通用术语，用于描述在全球或区域基础上提供定位、导航和定时 （PNT） 服务的任何卫星星座。GPS是美国拥有的GNSS公用事业公司，其卫星和卫星控制系统使用户能够使用。美国空军开发、维护和运营太空和控制系统。

GPS和其他全球导航卫星系统（GNSS），如欧洲的伽利略，日本的QZSS和俄罗斯的GLONASS，允许接收器通过计算其与三颗或更多卫星的距离来确定其位置。所有GNSS卫星（甚至是仍在使用的最老一代）都会广播一条称为L1信号的消息，其中包括卫星的位置，时间和识别签名模式。该L1信号的频率为1575.42MHz。新一代信号除了L5之外，还以不同的频率（1176.45MHz）广播更复杂的信号，称为L1。接收器使用这些信号根据信号从卫星到接收器所需的时间来确定其与每颗卫星的距离。现在市场上有使用L5的先进系统，通常用于工业目的，例如石油和天然气勘探。同时使用L1和L5的大众市场芯片开始进入市场。此时，大约有30颗卫星在轨道上播放L5信号，算上一组只飞越日本和澳大利亚的卫星。

美国政府目前声称民用GPS的平均水平精度为四米。垂直精度更差。请注意，这是最糟糕的情况。某些设备/位置可靠（95% 或更高）可以获得三米的精度。一些具有L5功能的高端手机将于2018年推出。它们应提供约 ±<> 厘米的精度。

一些手机制造商使用一种称为混合紧急定位（HELO）的技术来确定您在电话上拨打紧急电话的位置。该技术使用手机信号塔和 GPS 和 WiFi 接入点等设备上数据源估计移动 911 呼叫者的位置。在iPhone上，您可以关闭除此应用程序以外的任何应用程序的“位置”。有趣的是，手机还使用气压数据来确定位置。

导航芯片

Maxim的MAX2769 GNSS接收器IC涵盖GPS、GLONASS和伽利略卫星。该芯片的单变频、低中频GNSS接收器可为包括移动手机在内的各种应用提供高性能。它具有完整的接收器链，包括双输入LNA和混频器、镜像抑制滤波器、可编程增益放大器、VCO、小数N分频频率合成器、晶体振荡器和50Ms/s多位A/D。接收器的总级联噪声系数低至1.4dB。MAX2769实现片内IF滤波器，仅需少量外部元件。其 20 位 Σ-Δ 小数 N 分频频率合成器允许该器件调谐至所需的 VCO 频率，精度约为 ±40Hz。

图2.采用MAX2769接收器的GPS参考设计的俯视图。参考电路4275。

该 IC 具有两个用于无源和有源天线的射频输入、双非专用 LNA 和一个天线开关。该器件采用 2.7V 至 3.3V 电源，采用 5mm x 5mm、28 引脚薄型 QFN 封装，带裸露焊盘。它也有模具形式。提供评估套件。

Maxim与GPS设计相关的另一款芯片是MAX2679B GPS/GNSS超低电流低噪声放大器。该器件针对 GPS L1575、伽利略和 GLONASS 的 1MHz 设计，以优化的输入参考 1dB 压缩点和 3 阶截点而闻名。该 IC 仅消耗 650μA 电流，同时提供出色的 1.03dB 噪声系数和 16.5db 增益。该器件采用 1.08V 至 1.98V 单电源供电，采用 4 焊球 0.83mm 方形 WLP 封装。

图3.MAX2679B超低电流LNA的功能框图

总结

GPS，Galileo，QZSS和Glonass GNSS是我们工程师应该最大限度地利用的令人难以置信的资产。免费、开放和可靠的 GPS/GNSS 系统目前用于数百种应用，影响着地球上几乎每个人的各个方面以及我们大多数人的许多方面。

审核编辑：郭婷