車輛GPS的電磁兼容問題

車機導航不準，定位（wèi）飄，這類問題很容易被用戶感知且產生市場投訴，通常在解決這（zhè）類問題（tí）的時候，電磁幹擾都（dōu）會成為被重點懷疑的對象，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天線的電磁兼容，也感謝一起（qǐ）解決問題（tí）的天線專（zhuān）家！。

•    GPS導航    

要說明此類問題，對GPS導航這一套係統的基本（běn）了解是（shì）必（）不可少的。GPS導航（實際上還包括GNSS和北鬥） 是通過地麵接收機檢測多顆（kē）衛星發送的擴頻信號，這些（xiē）信號主要是衛星的空間位置信息（星（xīng）曆），如果接收（shōu）機與衛（wèi）星（xīng）鍾（zhōng）具（jù）有準確的同（tóng）步時鍾，那麽接收機（jī）就（jiù）能夠計算出不同衛星信（xìn）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（jì）算出接收機所（suǒ）在的（de）準（zhǔn）確位置（zhì）。搜（sōu）星（xīng）數越多，可用星數越多，定位就越準確，一般車機的搜星（xīng）數能達到30，有用星數16是一個比較正常的狀態。衛星數據在借助（zhù）地（dì）圖信息，就能夠進行車（chē）機導（dǎo）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）是主要頻段，信號波長大約為0.2m，所以GPS信號基本沒有（yǒu）繞射能力，G天線接收的有效區（qū）隻有上方一小塊，因此，我們（men）開關車門或（huò）掀背門，基本不會影響天線接收信（xìn）號的強度。

•    GPS天線    

車（chē）機導航整個係統包括GPS天線、線束（shù）、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，但是接收機部分（fèn）（信號處理）一般是集成在TBOX或AVNT，引入（rù）的電路噪聲（shēng）比較穩定，在設計完成時就已經決定了，受車輛老（lǎo）化或震動的影響也很小，基本不會出（chū）現後期問題。所以，大部分的（de）導（dǎo）航市場問題都集（jí）中在GPS天線、線束和接插件。線束和接插件不具備GPS頻段電磁波的良好接收能力，這兩個導致導（dǎo）航問題一般是由於（yú）各種原（yuán）因出現了阻抗突變，導（dǎo）致信號質量變差（chà），比如由於震動導致接插件沒有良好連接和線束過度折彎導致阻抗不連續等（同軸線的設計是為了保（bǎo）證阻抗連續，是一種均勻非平衡傳輸線（xiàn），具有特征阻抗）。

所以電磁兼容工程師檢查車機導航問題還是（shì）集中在GPS天線部分，GPS天線是1.5GHz頻段的良好接收（shōu）天線，任何在這個頻段的（de）電磁波都有可能被接收到，如果是電（diàn）磁（cí）噪聲被天（tiān）線拾取，那麽便會擠占天線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，車輛攝像頭等高頻（pín）零部件確（què）實存在GPS頻段的噪聲。這（zhè）裏我們希望能夠得到（dào）一個量化數據（jù），攝像頭距離GPS天線多少時，這個（gè）影響可以被忽略。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（guǒ）去評（píng）估管控，但是還是可以初步進行估（gū）算。假設載噪比的（de）最（）低設計要求為33dB（和信噪比不同，載噪比是（shì）評價整個鏈路質量的數據），線損設定為4dB，衛星信號達到地（dì）麵的強（qiáng）度為-130dbm，可以得到天線端能夠（gòu）忍受（shòu）的最大噪聲功率為：-167dbm，假設該（gāi）功率是距離為10cm時的數據，那麽可（kě）以計（jì）算在距離攝像頭為1mm時（考慮遠場的話，這個距離還需要拉遠），輻（fú）射功率為：-147dbm。所以，如果你有設（shè）備能夠測（cè）得距離攝像頭1mm的輻射功率不超過-147dbm，那麽對於上（shàng）述GPS係（xì）統布置在距離該攝像頭10cm時，是可（kě）以（yǐ）接（jiē）收的。但是（shì）一般的測試（shì）設備根本測不了這麽小的噪（zào）聲。實際上經驗發現，車（chē）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（zhuāng）了金屬設備，比如（rú）加裝了帶金屬的玻璃膜，比如（rú）在天線旁（páng）邊加裝了攝像頭等設（shè）備。

•   手機導航和車機導航    

   最後，為（wéi）什麽大部分情況下，手機的導航都要比車機的好用（yòng）？實際上車機的GPS天（tiān）線是遠（yuǎn）遠優於手機，但是車機的線損比手機大，一般1m會損耗1db，另外大部分車機供應商的信號處理電路都沒有手機做的優秀，這裏也有一部（bù）分損耗。最大的差異還是在算法，手機定（dìng）位算法不僅（jǐn）僅依靠GPS，4G網絡、WiFi、藍牙，甚至攝像頭的（de）數據都可以進行輔助導航，這依（yī）賴於算法，目前（qián）車機這一塊是（shì）遠遠落後的。不知道新勢力（lì）在這一塊（kuài）是否由優（yōu）勢。