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GPS 设计58 问 26-35
2013-1-8 10:35:28

假设有1 个固定目标点,当GPS 接收机向目标点移动时,能实时计算出与目标之间的距离,目标点的
经纬度已知。现有2 种计算方法:直接通过2 个点的经纬度计算;或把2 个点的经纬度转化为大地坐标系
(如北京54 或自定义坐标系),然后再计算。请问专家,一般是用哪种方法计算。是否还有其他方法。

答1:GPS 定位是通过立体四维坐标来解四元二次方程组实现的,这里的未知量包括:X、Y、Z 和速度。因
为该物体的移动既不是水平也不是垂直。即使看似直线的道路,地球还是圆的呢。你这样的算法算两点之
间的直线距离可以,但实际用途呢?
答2:应该先转成大地坐标系,然后再计算。大地测量技术,一般有以下几种算法:
最小二乘法(LS),TDOA 双曲线模型,Fang 算法,
Chan 算法,Friedlander 算法,SX 和SI 算法。
其中Chan 算法性能最好,Fang 算法、Friedlander 算法误差较大。

27、上述的算法是在GPS 模块里实现呢,还是通过外接的MCU 实现。我在网上看到有些模块带有内置的flash
芯片,经销商说这种模块留有一部分资源给用户开发,上述的算法可以写在内置的flash 上,直接使用模
块上的arm 芯片计算,然后输出结果。不知这种模块是否可行。

答1:现有的情况是GPS 算法在GPS 模块里实现,GPS 模块接收到相对位置信息,通过解方程组和其它措施,
直接输出数据信号给MCU。有些模块带有内置的flash 芯片,是把程序和数据放在里面,并开放少量的参
数设定而已。了解到有只通过GPS 天线把GPS 卫星定位信息传给MCU,然后由MCU 处理的,但基本不用。
答2:目前是有两类GPS 模块,一类在GPS 内实现算法,直接输出数据;另一类,则利用外部的CPU 计算。
前者更多些。
答3:上述的算法是在GPS 模块里实现呢,还是通过外接的MCU 实现。我在网上看到有些模块带有内置的
flash 芯片,经销商说这种模块留有一部分资源给用户开发,上述的算法可以写在内置的flash 上,直接
使用模块上的arm 芯片计算,然后输出结果。不知这种模块是否可行,各位专家有接触过否。
我指的算法不是计算经纬度的算法,而是指将模块计算好的经纬度结果和已知点的经纬度做对比的算法,
然后输出对比的结果,这个算法我要把它存在模块里的flash 里,这个算法的执行也是通过模块上的arm
芯片执行。也就是说模块厂商留了一部分资源给用户做二次开发,不知有没有这么设计的 有没有这种模块。
答4:如果你的GPS 芯片内部含有处理器资源(如ARM),且该处理器在执行下载的固体软件的同时,还有
剩余的资源,且内部的FLASH 也还有剩余(给你的算法程序存储),则理论上你可以用GPS 芯片内部的处理
器和FLASH 来实现你的简单的位置比对算法。但是,要这样做,你肯定要购买芯片商的开发包,并且,你
必须保证不能对GPS 原有固体软件产生影响。这是有一定的成本和开发难度的。

28、GPS 模块输出的一般都是NMEA 格式,那在输出该格式之前,模块内部是否会缓存中间结果,我们能否
利用这个中间结果。

答1:GPS 模块输出的一般都是NMEA 格式,因为GPS 模块处理数据的速度比不上串口传输速度,所以基本
是处理完就传给MCU 了。GPS 芯片内部的东西还未曾深入接触过,是否存在缓存中间结果,无法判定。
答2:中间结果不可用。

29、SIRF 的GPS 模块多支持TRICKLE 模式,以作到节电的效果,请教,TRICKE 模式的ONTIME 一般设为
多少为宜,对GPS 的定位效果有何影响呢?若对效果有影响,是否要根椐定位效果动态改变。再问设置成
TRICKLE 模式,能节省很多电流吗?我现用有一块,用0x97 指令设,电流变化并不明显,这是与定位有关,
还是其它问题,望解答。

答:跟你用的哪家的模块有关系。SIRF STARIII 内部有ARM7 处理器,所以可以开发固体软件。有实力的
模块厂商都会在STARIII 的芯片上开发(改进)自己的固体软件。所以每家模块厂商扩展出来的固体软件
所支持的接口命令可能都不同。

30、如何实现对GPS 有源天线的开路和短路检测?

答1:GPS 有源天线的工作电流是有一定范围的。比如10ma~15ma。在基站设计中,需要对该天线的工作状
态进行监测,便于维护和维修。
开路则电流为0,短路电流较大,此时可切断电源。相关电路请参考电流比较电路。
答2:我想你应该先确定检测的目的是什么?是为了IQC?为了生产中的配适?还是售后保固的维修?
不同的需求有不同的设计方案,不过检测的方式基本上都是以电流检测为主要手段,TI 有许多电流检测的
IC 可供运用,像是我们对GPS 天线的检测是为了防弊,这目的不同,自然设计上就不同了。不过电流检测
也不是万灵丹,首先你的GPS 接收模块必须是天先供电是外部的,有些设计为了体积GPS 天线是直接由接
收模块供电,处理起来非常麻烦的。

31、想给汽车安装卫星导航装置,不知道n4all 能否安装在车内DVD 显示屏上显示地图

答1:对于特定的显示操作终端,只要有适当的接入装置是可以与其它设备相连接的。如使用了与蓝牙(发
射)技术的GPS 产品,可以与任何具有蓝牙(接收)功能的终端显示设备连接使用。包括蓝牙手机、笔记
本电脑、台式PC、移动电视、移动DVD 等产品等。
如果车载DVD 具有UBS 接口,只要购买一个具有UBS 接口的蓝牙产品和一个具有蓝牙功能的GPS,将UBS
接口的蓝牙(接收)产品插在DVD 上即可使用GPS 进行定位。MMT 已推出相关的蓝牙GPS 产品。
答2:最近出现一种叫N4ALL 的新软件,可以安装在手机里面,通过真人发声,运用全球卫星定位导航,
很方便的通过中央电脑告诉驾驶者正确的路径。其中有个关键是要带有无线传输设备(比如手机的通信网
络)和GPS 接收器,这样的话中央电脑通过通信网络给你规划路径,GPS 接收器告知你当前位置,有些车
行天下的哈车宝味道。
汽车装上n4all 就可以接收卫星定位地图,仅仅是汽车导航的一部分而非全部,能看到很清楚的图像,
n4all 可以接在任何有屏幕显示的设备上,很方便,而且价格很便宜,普通汽车上都可以装。

32、请教:GPS 有哪些项目需要测试?他们的标准是什么?

答:GPS 需要测试哪些项目:一般有灵敏度、定位精度、功耗的测定。

33、做导航产品,用的都是那种操作系统?“手机上用window mobile;车载产品用的是window CE 及linux。”
这种说法是否准确?

答:关于导航产品用的那种操作系统,就现有市场分布而言,确实如你所说:手机上用window mobile;
车载产品用的是window CE。其实在这其中linux 应用的都不多,当然排除其它因素只考虑操作系统,linux
完全可以在这些平台上使用的。
考虑如下原因:
a、操作系统的开发是个大工程;

b、应用软件的开发是个问题;
c、通用性的需要。
基于以上情况,市场产品在操作系统的选择上就有了明确的目标。用最省钱省时的方式做出最受市场欢迎
的产品。

34、请教一些关于导航软件的问题,像我这样从事导航系统测试工作的,主要是在实验室和实际道路测试。
像你提出的系统软件、应用软件、底层驱动软件,主要包括哪些?具体指的是什么?据我所知,地图数据
是导航中最重要的部分,这个是靠软件来读取的,而这又是交给软件公司做的,像比较出名的高德软件公
司。由于读电子和管理毕业的,对软件不是很了解,也没有一个系统的观念,只知道程序是软件,所
以比较难理解导航里面的软件。

答:关于导航的问题,系统软件是指装载在设备上的操作系统,如WINCE 系列版本;底层驱动软件是指基于
操作系统的开发软件,如总线驱动等;应用软件是指具有实现某种特殊功能的软件,如导航软件等。
导航中导航地图是非常重要的部分,国内基本由8 家公司控制,具我了解绝大部分自己做地图数据及导航
引擎软件,大概是两者的关系太密切相关了,直接影响到用户使用的感受。
软件是基于硬件基础上的软件,建议去看看这类的书籍,推荐Jobn Catsoulis 的《嵌入式硬件设计》,中
国电力出版社。先了解硬件体系,有助于更系统的理解软件。

35、在GPS 应用软件中,通信网关,通信中心,坐席这几个子系统各自实现的功能是哪些,他们如何合作
完成对车台GPS 数据的处理?

答:在GPS 系统中,通信中心、通信网关、坐席如何区分?通信中心其实就是GPS 系统的控制部分,象硬
件里的MCU,是GPS 系统的大脑;通信网关是连接电信网络的接口,象硬件里的SPI 等,是一个连接内外
的端口;坐席是子系统,某个坐席就负责该线的接入呼出,说的普通些就象寻呼台。车台GPS 数据上
传通过通信网关,网关把数据送到通信中心,通信中心在电脑上显示情况,通过坐席人员就可以看到
实际的信息。