車輛GPS的電磁兼容問題

車機導航不準，定位飄，這類問題很容易被用（yòng）戶感知且產生市場投訴，通常在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，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（diàn）磁兼容，也感謝一起解決（jué）問題的天線專家！。

•     GPS導航    

  
  

要說明此類問題，對GPS導航這一套係統的基本了解是必（）不可少的。GPS導航（實際（jì）上還包括GNSS和北鬥） 是通過地麵接收機檢（jiǎn）測多顆衛星發送的擴頻信號，這些信號主要是衛星（xīng）的空間位置（zhì）信息（星曆），如果接收機（jī）與衛星（xīng）鍾具有準確的同步時鍾（zhōng），那麽接收機（jī）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（jiē）收機所在的準確位（wèi）置。搜星數越（yuè）多，可用星數越多，定位就越準確，一般車機的搜星數能達到30，有（yǒu）用星（xīng）數16是一個比較正常（cháng）的（de）狀態。衛星數（shù）據在借助地圖信息，就能夠進行車機導（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信號基本沒有繞射（shè）能力，G天線接（jiē）收（shōu）的有效區隻有上方一小塊，因此，我們開關車門或掀背（bèi）門，基（jī）本不會影響天（tiān）線接（jiē）收（shōu）信號的強度。

•     GPS天線    

車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（zhè）幾（jǐ）個部分都和電磁兼（jiān）容密切相關，但（dàn）是接收機部分（信號處理）一般是集成在TBOX或AVNT，引入（rù）的電路噪聲比（bǐ）較穩定，在設計（jì）完成時就已經決定了，受車（chē）輛老化或震動的影（yǐng）響也很小，基本不會出現後期問題。所（suǒ）以，大部分的導（dǎo）航市場問題（tí）都集中在（zài）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（dǎo）致導航問（wèn）題一般是由於各種原因出現（xiàn）了阻抗突變，導致信號質（zhì）量變差，比如由於震（zhèn）動導致接插件沒有良好連接和線束過度折彎導致（zhì）阻抗不連續等（同軸線的設計是為了保證（zhèng）阻抗連續，是一種均勻非平衡（héng）傳輸線，具有特征阻抗）。

所（suǒ）以電（diàn）磁兼容（róng）工程師檢查車機導航問（wèn）題還是（shì）集中在GPS天線部分，GPS天線是1.5GHz頻（pín）段的良好接收天（tiān）線，任何在這個頻段（duàn）的電磁波（bō）都有可能被接收到，如果是電磁噪聲被天線拾取，那麽便會擠占天線接收（shōu）衛星信號的功率，導致信噪比下降，表現（xiàn）為衛星信號弱。實車測試發現（xiàn），車輛攝（shè）像頭等高頻零部件（jiàn）確實存在GPS頻段的（de）噪聲（shēng）。這裏我們希望能夠得（dé）到一（yī）個量化數（shù）據，攝像頭距離GPS天線多少時，這個影響可以被（bèi）忽略。這是一個（gè）很（hěn）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評估管控，但是還是（shì）可以初步進行估（gū）算。假設（shè）載（zǎi）噪比的最（）低設計要求為33dB（和信噪比不同，載（zǎi）噪比是評價（jià）整個鏈路質（zhì）量的數據），線損設定為4dB，衛星信號達到地麵（miàn）的強度為-130dbm，可以得（dé）到天線端（duān）能（néng）夠忍受的最大噪聲功率為：-167dbm，假設該功率是距（jù）離為10cm時的數據，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（yuǎn）），輻射功率為：-147dbm。所以，如果你有設備能（néng）夠測得距離攝像頭1mm的輻射功率不超過（guò）-147dbm，那麽對於上述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。實際上經驗發現，車上的GPS天線（xiàn）問（wèn）題一般都是由於車主改裝導致的（de），比如在天（tiān）線的正上方加裝了金屬設備，比如加裝了帶金屬的玻璃膜，比如在天（tiān）線旁邊加裝（zhuāng）了攝像（xiàng）頭等設備。

•     手機導航和車機導航    

最後，為什麽大（dà）部分情況下，手機的導航都要比車機的好用？實際上車機的GPS天線是遠遠優於（yú）手（shǒu）機，但是車機的線損比手機大，一般1m會損耗1db，另外（wài）大部分車機供應商的信號處理電（diàn）路都沒有手機（jī）做的優秀，這裏也有一部分損耗（hào）。最大的差異還是在算法，手機定位算法不（bú）僅僅依靠（kào）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，這依賴於算法，目（mù）前車機（jī）這一（yī）塊是遠遠落後的。不知道新勢力在這一塊是否由優勢。