車輛GPS的電磁兼容問題

車機導航不準，定位（wèi）飄，這類問（wèn）題（tí）很容易被用戶感（gǎn）知且產生市場投訴，通常在（zài）解決這類問題的時候（hòu），電磁幹擾都會成為被重點懷疑的對象（xiàng），因此一般也會拉上整車電磁兼容工程師，本次和大家分享下GPS天（tiān）線的電磁兼容，也感（gǎn）謝一起解決問題（tí）的天線專家！。

•    GPS導航    

要說（shuō）明此類問題，對GPS導航這一套（tào）係統的基本了解是必（）不（bú）可少的。GPS導（dǎo）航（實際上還包括GNSS和北鬥（dòu）） 是通過地麵接收機檢（jiǎn）測多顆（kē）衛星（xīng）發送的擴頻信號，這些信（xìn）號主要是衛星的空間位置信息（星曆），如果接收機與（yǔ）衛星鍾具有準確的同步時鍾，那麽接收機就能夠計算出不同衛星信號到達的鍾差，從而確定和每個衛星之間的直線距離，以此計算出接收機所在的準確位置。搜星數越多，可（kě）用星數越多，定位就越準確，一般車機的搜（sōu）星數能達（dá）到30，有用星數16是一個比較正常的狀態。衛星數據（jù）在借助地圖（tú）信息，就能夠（gòu）進行車機導航了。導航衛星信號的頻率主要包括三個頻段，其中L1頻段（1575.42MHz）是（shì）主要（yào）頻段，信號波長大約為0.2m，所以GPS信號基本沒有繞射能力，G天線接收的有效區隻有上方一小塊，因此，我（wǒ）們開關車門或掀背門，基本不（bú）會影響天（tiān）線接收信號的（de）強度。

•    GPS天線    

車機導航整個係統包括GPS天線、線束、接收機（信號處理部分）和接插件。這幾個部分都和電磁兼容密切相關，但是接收（shōu）機部分（信號處理）一般是集成在TBOX或AVNT，引入的電路噪聲比較穩（wěn）定，在設計完成時就已經決定（dìng）了，受車輛老化或（huò）震動的影響也很小，基本不會出現後期（qī）問題。所以，大部分的導航市場問題都集中在GPS天線、線（xiàn）束和接插件。線束和接插件不具備GPS頻段電磁波的良（liáng）好接收能力，這兩個導致導航問題一般是由於各種原因出現了阻抗（kàng）突變，導致信號質量變差，比如由於震動導致接插件沒有良好連接和線束（shù）過度折彎導致阻抗不連續等（同軸線的設計是為了保證阻抗連續，是一（yī）種均（jun1）勻非平衡傳輸線，具有特征阻抗）。

所以電磁兼容工程師檢查（chá）車機導航問題還是集中在GPS天線部分，GPS天線是1.5GHz頻段的良好接收天線，任何在這個頻段的電磁波都有（yǒu）可能（néng）被接收到，如（rú）果是電磁噪聲（shēng）被天線拾（shí）取，那麽便會擠占天線（xiàn）接收衛星信號的功率，導致信噪比下降，表現為衛星信號弱。實車測試發（fā）現，車輛（liàng）攝像頭等高頻零部件確實存在GPS頻段的噪聲。這裏我們希望能夠得到一個量化數據，攝像頭距離GPS天線多少時，這個影（yǐng）響可以被忽（hū）略。這是一個很複雜的研究，當然也可以簡單的通過零部件的EMC輻射發射測試結果去（qù）評估管控，但是（shì）還是可以初步進行估算。假設載噪比的最（）低設計要求（qiú）為33dB（和信噪比不同，載噪比是評價整個鏈路質量的數（shù）據），線損設定（dìng）為4dB，衛星信號達到地麵的（de）強（qiáng）度為-130dbm，可以得到（dào）天線端能夠（gòu）忍受（shòu）的（de）最大噪聲功率為（wéi）：-167dbm，假設該功率是距（jù）離為10cm時的（de）數據，那麽可以計算在距（jù）離攝像（xiàng）頭為1mm時（考慮遠場的話，這個距離還需要拉遠），輻射功率為：-147dbm。所（suǒ）以，如果你有設備能夠測得距（jù）離攝像頭1mm的輻射功率不超過-147dbm，那麽對於上述（shù）GPS係統布置在距離該攝像頭10cm時，是可以接收的。但是一般的測試設備根本測不了這麽小的噪聲。實際上（shàng）經驗發（fā）現，車上的GPS天線問題一般都是由於車主改裝導致的，比如在天線的正上方加裝了金屬設（shè）備，比（bǐ）如加裝了帶金屬（shǔ）的玻璃膜，比如在天線旁（páng）邊加裝了攝像頭等設備。

•   手機導航和車機導航    

   最後，為什麽大部分情況（kuàng）下，手機的導航（háng）都要比車（chē）機的（de）好用？實（shí）際上車（chē）機的GPS天（tiān）線是遠遠優於手機，但是車機的線損比手機（jī）大，一（yī）般1m會損（sǔn）耗1db，另外（wài）大部分車（chē）機供應商的信號處理電路都沒有手機做的優秀（xiù），這裏也有一部分損耗。最大的差（chà）異還是在算法，手機定位算法（fǎ）不僅僅依靠GPS，4G網絡、WiFi、藍牙，甚至（zhì）攝像頭（tóu）的數據都可以（yǐ）進行輔（fǔ）助（zhù）導航，這依賴於算法，目前車機這一塊是遠（yuǎn）遠落後的。不知（zhī）道新勢力在這一塊（kuài）是否由優勢。