gps 简介

3.GPS接收机

3.1 接收机的组成

1）天线单元

GPS信号接收机的天线单元为接收设备的前置部分。天线单元包含接收天线和前置放大器两部分。

其中天线部分可能是全向振子天线或小型螺旋天线或微带天线，但从发展趋势来看，以微带天线用的最广、最有前途。

为了提高信号强度，一般在天线后端设置前置放大器（LNA），前置放大器的作用是将由极微弱的GPS

信号的电磁波能量转换成为弱电流放大。前置放大器分外差式和高放式两种。由于外差式前置放大器不仅具有放大功能，

还具有变频功能，即将高频的GPS信号变换成中频信号，这有利于获得稳定的定位精度，所以绝大多数GPS接收机采用外差式天线单元。

2）信号通道

信号通道是一种软件和硬件相结合的复杂电子装置，是GPS接收机中的核心部分。其主要功能是捕获、跟踪、处理和量测卫星信号，

以获得导航定位所需要的数据和信息。通道数目有1到24个不等，由接收机的类型而定。总的来讲，信号通道目前有相关型、

平方型和相位型等三种。新一代GPS信号接收机广泛采用相关型通道,主要由信号捕获电路、伪噪声跟踪环路和载波跟踪环路组成。

3）存储器

这是GPS信号中接收机将定位现场采集的伪距、载波相位测量、人工量测的数据及解译的卫星星历储存起来的一种装置，以供差分导航和作相对定位的测后数据。

4）微处理机

接收机的计算部分由微处理机和机内软件组成。机内软件是由接收机生产厂家提供的，是实现数据采集、

通道自校自动化的重要组成部分，主要用于信号捕获、跟踪和定位计算。微处理机结合机内软件作下列计算和处理：

（1）开机后指令各通道自检，并测定、校正和存储各通道的时延值；

（2）解译卫星星历，计算测站的三维坐标；

（3）由测站定位坐标和卫星星历计算所有卫星的升降时间、方位和高度角，提供可视卫星数据及卫星的工作状况，

以便获得最佳定位星位，提高定位精度。

3.2 GPS天线使能

上一节提到GPS天线的前置放大器，也叫LNA，如果GPS功能已经打开，但是搜星效果较差，

可以检查GPS的天线使能脚是否拉高（因为发射功率的问题，GPS天线对GPS搜星效果影响很大）。

GPS使能脚对应的GPIO口可以在硬件原理图中找到。

在原理图GPS部分找到EXT_GPS_LNA_EN：

在到主板图上面找到EXT_GPS_LNA_EN所对应的GPIO口，在这里为96：

确认了使能脚后进入modem侧的函数cgps_ext.c中查看是否已经把GPIO96拉高，否则需要进行修改。

这种问题只会在平台的第一个项目发生，所以在第一个项目的时候一定要做此修改。

\modem_proc\gps\gnss\mgp\me\gen8\src\cgps_ext.c

如果没有LNA则此处修改无效，要具体看硬件原理图的GPS天线使能引脚，自己添加驱动拉高相应的GPIO。

4 NMEA协议

NMEA-0183协议是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association）为海用电子设备制定的标准格式。

现在已经成为GPS导航设备统一的RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）标准协议。

NMEA-0183协议是目GNSS接收机上使用最广泛的协议，大多数常见的GNSS接收机、GNSS数据处理软件、

导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。NMEA-0183协议定义的语句非常多，常用的兼容性最广的语句

有$XXGGA、$XXGSA、$XXGSV、$XXRMC、$XXVTG等。

随着各种卫星系统增多，每种报文的报头不一样，如GPS的报文头为GP，GLONASS的报文为GL，

中国北斗卫星导航（BDS）的报文头为BD，对于多系统联合定位（双星或者多星）的头为GN。

4.1 GPGGA(定位信息)

协议格式：

$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>*hh<CR><LF>

4.2 GPGLL（地理定位信息）

协议格式：

$GPGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>*hh<CR><LF>

GPGSA（当前卫星信息）

协议格式：

$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,<15>,<16>,<17>*hh<CR><LF>

4.3 GPGSV（可见卫星信息）

协议格式：

$GPGSV, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,...,<4>,<5>,<6>,<7>*hh<CR><LF>

4.4 GPRMC（最简定位信息）

协议格式：

$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>*hh<CR><LF>

4.5 GPVTG（地面速度信息）

协议格式：

$GPVTG,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>*hh<CR><LF>

5.Android GPS

5.1 XTRA

XTRA（eXTended Receiver Assistance）是高通提供的一种GPS增强功能，类似于AGPS功能，

在GPS没有搜到卫星之前，先利用网络下载星历数据，然后通过数据可以很快找到可用的卫星，从而提高搜星的速度。

Xtra功能的设置：

对XTRA和AGPS的设置，NV4627、4628和4631分别对应着XTRA的功能开关、下载时能开关和下载时间间隔设置，

而在AP侧同样必须进行相应的设置才能使得XTRA正常工作，需要支持 GLONASS 的话必须设置为XTRA 2.0；

对于AGPS，在modem侧需要设置，NV4707=1、1920=7和3758，AP侧需要配置SUPL服务地址，需要兼容 GLONASS 同样需要设置为XTRA2.0.

/hardware/qcom/gps/etc/gps.conf

从XTRA_SERVER下载星历信息的过程参考GpsXtraDownloader.java

/framework/base/services/core/java/com/android/server/locaion/GpsXtraDownloader.java

5.2 AGPS

AGPS（Assisted GPS）辅助全球卫星定位系统是结合GSM或GPRS与传统卫星定位，

利用基站发送辅助卫星信息以缩减GPS芯片获取卫星信号的延迟时间。与纯GPS、基站三角定位比较，

AGPS能提供范围更广、更省电、速度更快的定位服务。理想误差范围在10公尺以内，日本和美国都已经

成熟运用AGPS于LBS服务（Location Based Service）基于位置的服务。

AGPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在GSM/GPRS、

WCDMA和CDMA2000网络中进行使用。该技术需要在手机内增加GPS接收机模块并改造手机的天线，

同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。AGPS解决方案的优势主要体现在其定位

精度上在室外等空旷地区其精度在正常的GPS工作环境下可以达到10米左右，堪称目前定位精度最高的一种定位技术。

该技术的另一优点为首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒，不像GPS的首次捕获时间可能要2-3分钟。

AGPS是基于GPS的，在没有GPS的情况下，AGPS是没意义的。也就是说，要想使用AGPS必须有GPS模块。

为什么AGPS定位快？因为AGPS帮助GPS定位解决了一个速度上非常关键的问题——寻找卫星。怎么解决的呢？

每个基站都需要GPS来同步，所以每个基站上都有GPS，基站上有卫星所在位置的信息。通过AGPS，

GPS模块可以直接从基站得到卫星的所在位置，就能通过卫星的数据来定位了。所以AGPS只不过是GPS技术的一种补充而已。

为什么手机只用GPS定位慢？因为手机GPS天线小，而且发射功率有限，手机的GPS模块要找到卫星需要很长时间，

特别是第一次冷启动GPS的时候。模块设备连接GPS天线（蘑菇头）能够加速定位。

使用EFS Explorer连接手机/模块，打开CGPS_PE目录，查看是否有如下文件：