这款超精准GPS芯片将在2018年“空降”智能手机 精准度达30cm

[导读] 在近日在波特兰举行的 ION GNSS +会议上,Broadcom 宣布,它正在对一款面向大众市场的新型芯片进行采样测试,该芯片可以利用全球导航卫星信号,并将为下一代智能手机提供 30 厘米的精确度,远超现在的 5 米精确度。

我们都曾有过这样的混乱经历。你正在高速公路上行驶,遵从谷歌地图所指示的路线。Siri 忽然告诉你,“向东行驶半英里,然后进入高速公路”,但你这时发现,你已经在高速公路上了。经过一阵慌乱,再爆上几句对 Siri 及其 AI 家族的粗口,您逐渐意识到了这个问题:你的 GPS 还不够准确,还不能让你的导航应用程序知道,你到底是在高速公路上,还是在公路旁边。

这样的日子马上要结束了。

在近日在波特兰举行的 ION GNSS +会议上,Broadcom 宣布,它正在对一款面向大众市场的新型芯片进行采样测试,该芯片可以利用全球导航卫星信号,并将为下一代智能手机提供 30 厘米的精确度,远超现在的 5 米精确度。

更好的消息是,该芯片在城市的混凝土丛林中仍可以工作,它消耗的功率只有当今芯片的一半。这款 BCM47755 芯片已被列入 2018 年发布的一些智能手机设计,但 Broadcom 不会透露到底是哪些智能手机。

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GPS 和其他全球导航卫星服务(GNSS),如欧洲的 Galileo,日本 QZSS 和俄罗斯的 Glonass,允许接收机通过计算自己距离三颗或更多卫星的距离来确定其位置。所有 GNSS 卫星,哪怕是最旧的一代现役卫星,都广播发送一个被称为 L1 信号的消息,该消息中包括卫星的位置,时间和识别签名模式。除了传统的 L1 信号之外,新一代卫星以不同的频率广播被称为 L5 的更复杂的信号。基于信号从卫星到接收机的时间长度信息,接收机可以利用这些信号来确定自己与每颗卫星的距离。

Broadcom 的接收机首先用 L1 信号锁定卫星,然后用 L5 精确计算出位置。L5 信号更加优越,特别是在城市地区,因为它比 L1 更不容易被多路径反射所扭曲。

在一个城市中,卫星信号要么直接到达接收机,要么通过弹跳一个或多个建筑物才到达接收机。直接信号和任何反射到达的信号具有稍微不同的到达时间,如果它们彼此重叠,则它们的叠加会形成一种信号斑点。接收器通过寻找该斑点的峰值来确定到达时间。但是斑点越混乱,所能确定的精确度就越低,最终计算的位置就越不准确。

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L5 信号非常短暂,反射信号不太可能与直接信号重叠。接收机芯片可以简单地忽略掉它接收到的第一个信号——直接路径信号——之后的任何信号。Broadcom 芯片还使用载波信号相位中的信息来进一步提高精度。

虽然目前市场上也有使用 L5 的先进系统,但这些系统通常用于工业目的,如油气勘探。Broadcom 的 BCM47755 是第一个使用 L1 和 L5 的大众市场芯片。

为什么这一产品到了现在才发生?Broadcom GNSS 产品营销副总监 Manuel del Castillo 说:“过去,轨道上一直没有足够多的 L5 卫星。现在,在我们所处的位置,轨道上有大约 30 颗这样的 L5 卫星,这些卫星作为一个组群只飞过日本-澳大利亚轨道。现在,即使从一个城市上方的狭窄天空窗口,你也可以看到六七个卫星了。这相当不错了。所以现在是正确的时机。”

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图丨为什么现在可以使用双频率卫星了(来源:Broadcom )

Broadcom 必须在智能手机有限的功率预算范围内提高精确度。从根本上说,这归结为三件事情:转向更节能的 28 纳米芯片制造工艺,采用新的无线电架构(Broadcom 不会公开细节),并设计省电的双核传感器集线器。与 Broadcom 之前的芯片相比,它们总共节省了 50%的功率。

在智能手机中,传感器集线器从系统的传感器获取原始数据,并处理它,提供手机的应用处理器所需的信息,从而将计算负担及其伴随的功率从应用处理器中抽出。例如,传感器集线器可能会监视加速度计,查找信号以侦测你是否已将手机的方向从垂直翻转到水平。然后,它将向应用处理器发送相当于单词”水平”的信号,而不是发送复杂的加速度流信息。

BCM47755 中的传感器集线器利用了 ARM 的”big.LITTLE”设计,这是一个双核架构,用一个简单的低功耗处理器核与一个更复杂的核配对。低功耗核(目前是 ARM Cortex M-0)可处理简单的连续任务。复杂核 Cortex M-4 功能更强大,但功耗更高,仅在需要时才启动。

BCM4775 只是在全球推出的厘米级导航精度的最新发展。博世,Geo ++,三菱电机和 U-blox 已于八月份成立了名为 Sapcorda Services 的合资公司,以提供厘米级的精确度。Sapcorda 似乎依靠使用地面站来测量 GPS 和 Galileo 卫星信号由于大气扭曲造成的误差。然后,这些测量值将被发送到手机和其他系统的接收器,以提高精确度。

日本的十九亿美元的 Qasi-Zenith 卫星系统(QZSS)也依赖于纠错机制,但它通过增加一组卫星来增加城市导航;这样可以保证,即使在东京最密集的地区,也至少有一颗卫星是直接可见的。这四颗卫星中的第三颗是 8 月份刚发射的,第四颗计划在十月份发射,该系统将于 2018 年上线。

 

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