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車輛GPS的電磁兼容問題

更新時間:2024-07-10      點(diǎn)擊次數(shù):998

車機(jī)導(dǎo)航不準(zhǔn),定位飄,這類問題很容易被用戶感知且產(chǎn)生市場投訴,通常在解決這類問題的時候,電磁干擾都會成為被重點(diǎn)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,也感謝一起解決問題的天線專家!。

  •     GPS導(dǎo)航    


要說明此類問題,對GPS導(dǎo)航這一套系統(tǒng)的基本了解是必()不可少的。GPS導(dǎo)航(實(shí)際上還包括GNSS和北斗) 是通過地面接收機(jī)檢測多顆衛(wèi)星發(fā)送的擴(kuò)頻信號,這些信號主要是衛(wèi)星的空間位置信息(星歷),如果接收機(jī)與衛(wèi)星鐘具有準(zhǔn)確的同步時鐘,那么接收機(jī)就能夠計算出不同衛(wèi)星信號到達(dá)的鐘差,從而確定和每個衛(wèi)星之間的直線距離,以此計算出接收機(jī)所在的準(zhǔn)確位置。搜星數(shù)越多,可用星數(shù)越多,定位就越準(zhǔn)確,一般車機(jī)的搜星數(shù)能達(dá)到30,有用星數(shù)16是一個比較正常的狀態(tài)。衛(wèi)星數(shù)據(jù)在借助地圖信息,就能夠進(jìn)行車機(jī)導(dǎo)航了。導(dǎo)航衛(wèi)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信號基本沒有繞射能力,G天線接收的有效區(qū)只有上方一小塊,因此,我們開關(guān)車門或掀背門,基本不會影響天線接收信號的強(qiáng)度。

  •     GPS天線    

車機(jī)導(dǎo)航整個系統(tǒng)包括GPS天線、線束、接收機(jī)(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(guān),但是接收機(jī)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(shè)計完成時就已經(jīng)決定了,受車輛老化或震動的影響也很小,基本不會出現(xiàn)后期問題。所以,大部分的導(dǎo)航市場問題都集中在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(dǎo)致導(dǎo)航問題一般是由于各種原因出現(xiàn)了阻抗突變,導(dǎo)致信號質(zhì)量變差,比如由于震動導(dǎo)致接插件沒有良好連接和線束過度折彎導(dǎo)致阻抗不連續(xù)等(同軸線的設(shè)計是為了保證阻抗連續(xù),是一種均勻非平衡傳輸線,具有特征阻抗)。

所以電磁兼容工程師檢查車機(jī)導(dǎo)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可能被接收到,如果是電磁噪聲被天線拾取,那么便會擠占天線接收衛(wèi)星信號的功率,導(dǎo)致信噪比下降,表現(xiàn)為衛(wèi)星信號弱。實(shí)車測試發(fā)現(xiàn),車輛攝像頭等高頻零部件確實(shí)存在GPS頻段的噪聲。這里我們希望能夠得到一個量化數(shù)據(jù),攝像頭距離GPS天線多少時,這個影響可以被忽略。這是一個很復(fù)雜的研究,當(dāng)然也可以簡單的通過零部件的EMC輻射發(fā)射測試結(jié)果去評估管控,但是還是可以初步進(jìn)行估算。假設(shè)載噪比的最()低設(shè)計要求為33dB(和信噪比不同,載噪比是評價整個鏈路質(zhì)量的數(shù)據(jù)),線損設(shè)定為4dB,衛(wèi)星信號達(dá)到地面的強(qiáng)度為-130dbm,可以得到天線端能夠忍受的最大噪聲功率為:-167dbm,假設(shè)該功率是距離為10cm時的數(shù)據(jù),那么可以計算在距離攝像頭為1mm時(考慮遠(yuǎn)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(shè)備能夠測得距離攝像頭1mm的輻射功率不超過-147dbm,那么對于上述GPS系統(tǒng)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(shè)備根本測不了這么小的噪聲。實(shí)際上經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),車上的GPS天線問題一般都是由于車主改裝導(dǎo)致的,比如在天線的正上方加裝了金屬設(shè)備,比如加裝了帶金屬的玻璃膜,比如在天線旁邊加裝了攝像頭等設(shè)備。

  •     手機(jī)導(dǎo)航和車機(jī)導(dǎo)航    

最后,為什么大部分情況下,手機(jī)的導(dǎo)航都要比車機(jī)的好用?實(shí)際上車機(jī)的GPS天線是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于手機(jī),但是車機(jī)的線損比手機(jī)大,一般1m會損耗1db,另外大部分車機(jī)供應(yīng)商的信號處理電路都沒有手機(jī)做的優(yōu)秀,這里也有一部分損耗。最大的差異還是在算法,手機(jī)定位算法不僅僅依靠GPS,4G網(wǎng)絡(luò)、WiFi、藍(lán)牙,甚至攝像頭的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行輔助導(dǎo)航,這依賴于算法,目前車機(jī)這一塊是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的。不知道新勢力在這一塊是否由優(yōu)勢。

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