【導讀】全球定位係統（GPS）是全球衛星導航係統（GNSS）的主要組成部分

，該係統還包括伽利略係統、北鬥係統和GLONASS係統等，堪稱技術奇跡。

全球定位係統（GPS）是全球衛星導航係統（GNSS）的主要組成部分，該係統還包括伽利略係統、北鬥係統和GLONASS係統等，堪稱技術奇跡。

GPS由 24 顆衛星組成，位於地球上空約 2 萬公裏處。這些衛星的排列確保在地球上任何一個位置都能觀測到至少四顆衛星。GPS接收器接收衛星發出的信號，這些信號提供了衛星的位置、狀(zhuang)態(tai)以(yi)及(ji)由(you)機(ji)載(zai)原(yuan)子(zi)鍾(zhong)提(ti)供(gong)的(de)精(jing)確(que)時(shi)間(jian)。接(jie)收(shou)器(qi)記(ji)錄(lu)下(xia)信(xin)號(hao)的(de)到(dao)達(da)時(shi)間(jian)
，然(ran)後(hou)根(gen)據(ju)信(xin)號(hao)發(fa)射(she)和(he)接(jie)收(shou)之(zhi)間(jian)的(de)時(shi)間(jian)差(cha)
，乘(cheng)以(yi)光(guang)速(su)
，確(que)定(ding)其(qi)與(yu)每(mei)顆(ke)衛(wei)星(xing)的(de)距(ju)離(li)。通(tong)過(guo)來(lai)自(zi)四(si)顆(ke)衛(wei)星(xing)的(de)信(xin)息(xi)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)獨(du)一(yi)無(wu)二(er)的(de)接(jie)收(shou)器(qi)位(wei)置(zhi)。

每天有數十億人士依靠GNSS來(lai)確(que)定(ding)自(zi)己(ji)身(shen)處(chu)的(de)位(wei)置(zhi)。現(xian)在(zai)，全(quan)球(qiu)衛(wei)星(xing)導(dao)航(hang)係(xi)統(tong)也(ye)為(wei)物(wu)流(liu)和(he)運(yun)輸(shu)領(ling)域(yu)的(de)許(xu)多(duo)物(wu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)奠(dian)定(ding)了(le)基(ji)礎(chu)，幫(bang)助(zhu)追(zhui)蹤(zong)可(ke)能(neng)丟(diu)失(shi)的(de)寶(bao)貴(gui)資(zi)產(chan)。因(yin)此(ci)，Nordic 的蜂窩物聯網解決方案 nRF9160 SiP 加入了GNSS 功能

，可用於資產跟蹤和其他應用。

衛星信號丟失

盡管 GNSS 具(ju)有(you)令(ling)人(ren)驚(jing)歎(tan)的(de)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)，但(dan)它(ta)並(bing)非(fei)完(wan)美(mei)無(wu)瑕(xia)。導(dao)航(hang)衛(wei)星(xing)確(que)實(shi)會(hui)出(chu)現(xian)一(yi)些(xie)問(wen)題(ti)，例(li)如(ru)板(ban)載(zai)時(shi)鍾(zhong)不(bu)準(zhun)確(que)導(dao)致(zhi)定(ding)時(shi)誤(wu)差(cha)。為(wei)了(le)減(jian)少(shao)這(zhe)種(zhong)漂(piao)移(yi)誤(wu)差(cha)，GNSS係統會對多個衛星進行比較，並使用算法來確定哪些時鍾出現了誤差，然後將其與地麵基準進行比較重置。

其他問題的成因，包括衛星與地麵接收器之間的信號相對較弱，很容易受到幹擾。例如


，由一排排高樓形成的 "城市峽穀(urban canyons) "會阻礙信號傳輸。而GNSS 信號難以穿透建築物。

即使信號穿透了建築物
，若信號在到達接收器之前被建築物反射，就會產生所謂的多路徑誤差(multipath error)，這會導致定時誤差
，進而產生錯誤的位置信息。地球大氣層的異常也會造成其他的誤差，從而延遲或扭曲 GNSS 信號。來自其他無線電源的電磁幹擾（EMI）也會造成定時誤差。為了緩解這些問題
，接收器使用了濾波、相關和信號功率測量等技術，針對大氣層難題，則使用了電離層和對流層建模等方法。

GNSS調製解調器麵臨的另一個挑戰，是從冷啟動到確定一組衛星的位置可能需要幾分鍾時間。這就需要消耗大量電池容量，Nordic公司的 nRF9160 和該公司的nRF Cloud定位服務采用的一種解決方案是輔助和預測GPS (A-GPS和P-GPS)。這些方法使用存儲在數據庫中的衛星輔助數據，這些數據通過 LTE-M 或 NB-IoT 網絡中繼傳輸到 nRF9160 ——與時間較長的首次定位相比，可節省大量電能。在需要時，物聯網設備可以在幾秒鍾內找到衛星，進一步節省能源。P-GPS 技術以 A-GPS 為基礎，為物聯網設備提供兩周以上的輔助數據
，從而節省更多的電能。

即便采用了省電技術，GNSS仍(reng)會(hui)嚴(yan)重(zhong)損(sun)耗(hao)電(dian)池(chi)，這(zhe)是(shi)可(ke)穿(chuan)戴(dai)設(she)備(bei)或(huo)資(zi)產(chan)跟(gen)蹤(zong)器(qi)等(deng)設(she)備(bei)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)
，因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)通(tong)常(chang)配(pei)備(bei)的(de)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)不(bu)大(da)，但(dan)卻(que)需(xu)要(yao)較(jiao)長(chang)的(de)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。

與GNSS相輔相成

如果需要高精度定位，那麼 GNSS 的電池損耗是值得的
；但如果可以接受精度較低的定位

，那麼就有辦法節省電能。降低GNSS 功耗的一種方法是利用蜂窩基站的已知位置來縮小接收器的位置範圍，nRF9160 SiP 和 nRF Cloud定(ding)位(wei)服(fu)務(wu)也(ye)支(zhi)持(chi)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)。單(dan)一(yi)蜂(feng)窩(wo)定(ding)位(wei)方(fang)法(fa)依(yi)賴(lai)於(yu)識(shi)別(bie)所(suo)跟(gen)蹤(zong)的(de)設(she)備(bei)位(wei)於(yu)哪(na)一(yi)個(ge)蜂(feng)窩(wo)，然(ran)後(hou)將(jiang)蜂(feng)窩(wo)標(biao)識(shi)與(yu)已(yi)知(zhi)基(ji)站(zhan)位(wei)置(zhi)數(shu)據(ju)庫(ku)進(jin)行(xing)比(bi)對(dui)。這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)的(de)精(jing)確(que)度(du)可(ke)達(da)到(dao)千(qian)米(mi)級(ji)，同(tong)時(shi)對(dui)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)僅(jin)有(you)輕(qing)微(wei)的(de)影(ying)響(xiang)。

duofengwodingweizeyidanyifengwojishuweijichu，cankaofujinduogejizhandeweizhi，erbujinjinshiyigejizhandeweizhi，congertigongdadaojibaimidedingweijingdu，tongshibaochidigonghao。

一種有趣的定位技術是 Wi-Fi 服務集標識符（SSID）掃描，它是對GNSS 的補充，也可用於定位精度和電池壽命的折衷權衡。每個 Wi-Fi 接入點（AP）網絡都有一個 SSID（接入點名稱的技術參照）。有了網絡的 SSID 信息，就可以對照數據庫詳細了解其位置。

Nordic 的 nRF70 係列協同 IC 可以支持SSID 定位。當用於 Wi-Fi 定位時，nRF70 係列設備會掃描附近的任何 Wi-Fi 接入點
，以獲取其 SSID
；然後，協作 nRF9160 SiP 會使用蜂窩連接將 SSID（以及其他有用信息）轉發到 nRF Cloud。而後
，nRF Cloud檢查一個或多個 Wi-Fi SSID 數據庫，並將 SSID 位置以及該位置的不確定度數據返回到 nRF9160 或其他指定位置。

GNSS 的定位精度是難以超越的。然而
，如果可以接受幾十米精度而電池壽命又非常重要時，或者當GNSS 信號中斷時，Wi-Fi SSID 定位是極佳的選擇，因為它的功耗比GNSS 低得多。如果隻需要一公裏以內的資產定位精度，且電池使用壽命至關重要
，那麼基於蜂窩的定位就是最佳選擇。利用 Nordic 的 nRF91、nRF70 係列和nRF Cloud定ding位wei服fu務wu，可ke以yi在zai所suo有you三san種zhong定ding位wei方fang法fa之zhi間jian輕qing鬆song實shi現xian無wu縫feng切qie換huan，從cong而er在zai定ding位wei精jing度du和he電dian池chi壽shou命ming之zhi間jian進jin行xing最zui佳jia的de權quan衡heng。有you了le這zhe種zhong定ding位wei技ji術shu，寶bao貴gui的de資zi產chan再zai也ye不bu會hui丟diu失shi了le。

nRF70 係列設備（如圖中所示nRF7002）可掃描附近的任何 Wi-Fi 接入點，以獲取其 SSID
；然後
，協作nRF9160 SiP 會使用蜂窩連接將 SSID（以及其他有用信息）轉發到 nRF Cloud。nRF Cloud 檢查一個或多個 Wi-Fi SSID 數據庫，然後將 SSID 位置以及該位置的不確定度數據返回到 nRF9160 或其他指定位置。

(來源：Nordic Semiconductor公司)

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

意法半導體被評為2024年全球百強創新企業

【泰克應用分享】讓電池測試變得簡單

了解電子元件和電路中的磁滯現象

直流超快充電樁方案設計必知的常見拓撲解析

芯科科技：醫療物聯網真能改善醫療保健嗎
？