車輛（liàng）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戶感知且產生市場投訴，通常（cháng）在解決這類問題的時候，電磁幹擾都會（huì）成為被重（chóng）點懷疑（yí）的對象，因此一般也會拉上（shàng）整車電磁兼容（róng）工程師（shī），本次和大（dà）家分享下GPS天線的電磁兼容，也感謝一起解（jiě）決問題的天線（xiàn）專家！。

•     GPS導航    

  
  

要說明此（cǐ）類問（wèn）題，對GPS導航這一套係（xì）統的基本了解是必（）不可少的。GPS導（dǎo）航（實際上還包括GNSS和北鬥） 是通過地麵接收機檢測多顆衛星（xīng）發送的擴頻信號，這些信號主要是（shì）衛星的空（kōng）間位置信（xìn）息（星曆），如果接（jiē）收（shōu）機與衛星（xīng）鍾（zhōng）具有準（zhǔn）確的（de）同（tóng）步時鍾，那麽接收機就（jiù）能夠計算出不同衛星信號到達的鍾差，從而確（què）定和每個衛（wèi）星之間的直線距離，以此計算出接收機所在的準確（què）位置。搜星數越多，可用星數越（yuè）多，定位就越準（zhǔn）確，一般車機（jī）的搜星數能達（dá）到30，有用星（xīng）數16是（shì）一個比較正常的狀態。衛星數據在借助地圖信息，就能夠進行車機導航了（le）。導航衛星信號的頻（pín）率主要包（bāo）括三個頻段，其中L1頻段（1575.42MHz）是主要（yào）頻段，信（xìn）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（de）有效區（qū）隻有上方一小塊，因此，我們開關車門或掀背（bèi）門，基本不會影響天線接收信號的強度。

•     GPS天（tiān）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（hé）電磁兼容密切相關（guān），但是接收機部分（信號處理）一般是集成在TBOX或AVNT，引入（rù）的電路噪聲比較穩定，在設計完成時就已經決定了，受車輛老化或（huò）震動（dòng）的影響也（yě）很小，基本不會出現後期問題。所以，大部分的導航市場問（wèn）題都集中在GPS天線、線束（shù）和接插件。線束和接插件不（bú）具備GPS頻段電磁波的良（liáng）好接收能力，這兩個導致導（dǎo）航（háng）問題一（yī）般是由於各種（zhǒng）原因（yīn）出現了阻抗突變（biàn），導致信號質量變差（chà），比如由於震動導致接（jiē）插件沒（méi）有良好（hǎo）連接和線束過度折彎（wān）導致阻抗不連續等（同軸線的設計是（shì）為了保證阻抗連續，是一種均勻非平衡傳輸（shū）線，具（jù）有特征阻（zǔ）抗（kàng））。

所以電磁兼容工程師檢查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（gè）頻段的電磁波都有可（kě）能被接收到，如果是電磁噪聲被天線拾取，那麽（me）便會擠占天線接收衛星信（xìn）號的功率，導致信（xìn）噪比（bǐ）下降，表現為衛星信號弱。實（shí）車測試發現，車輛攝像頭等高頻零部件確實存在GPS頻段的噪聲。這裏我（wǒ）們希望能夠得（dé）到一個（gè）量化數（shù）據，攝像頭（tóu）距離GPS天線多少時（shí），這（zhè）個影響可以被忽略。這是一個很複雜的研（yán）究，當然也可以簡單的通過（guò）零部件的EMC輻射發射測試結果去評估管控，但是還（hái）是可以初步進行估算（suàn）。假設載噪比的最（）低設（shè）計要求為33dB（和信噪比不同，載（zǎi）噪比是評價整個鏈路質量的數據），線損設定為（wéi）4dB，衛星信號達到地麵的強度為-130dbm，可（kě）以得到天線端能夠忍受的最大噪聲功率為（wéi）：-167dbm，假設該功（gōng）率是距離為10cm時的數據，那麽可以計算在距（jù）離攝（shè）像頭為1mm時（考慮遠場的話，這（zhè）個距離還需要拉遠），輻（fú）射功率為：-147dbm。所以（yǐ），如果你有設備能夠測得距離（lí）攝像頭1mm的輻射功率不超過-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（yī）般的測試設備根本測不了這麽小的噪聲。實際上經驗發（fā）現，車上的GPS天線問題一般都是（shì）由於車主（zhǔ）改裝導致的，比如在天線的正上方加裝了金屬設備，比如加裝了帶金屬的玻璃膜，比如在天線旁（páng）邊加裝了攝像頭等設（shè）備。

•     手機（jī）導航和車機導航    

最後，為什麽大部分情況下，手機的導航都要比車機的好用？實際（jì）上車機的GPS天線是遠遠優於手機，但是車機的線損比手機大，一般1m會損耗1db，另外大部（bù）分車機供應（yīng）商的信號處理電路都沒（méi）有手（shǒu）機做的優秀，這（zhè）裏（lǐ）也有一部分損耗。最大的差異還是（shì）在算法，手機定位算法不僅（jǐn）僅依靠（kào）GPS，4G網絡、WiFi、藍牙，甚（shèn）至攝像頭的數據都可以進（jìn）行輔助導航，這依（yī）賴於（yú）算法，目前（qián）車機這一塊是遠遠落後的。不知道新勢力在這一塊是否由優勢。