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導航    

  
  

要說明此類問題，對GPS導航這一套系統(tǒng)的基本了解是必（）不可少的。GPS導航（實際上還包括GNSS和北斗） 是通過地面接收機檢測多顆衛(wèi)星發(fā)送的擴頻信號，這些信號主要是衛(wèi)星的空間位置信息（星歷），如果接收機與衛(wèi)星鐘具有準確的同步時鐘，那么接收機就能夠計算出不同衛(wèi)星信號到達的鐘差，從而確定和每個衛(wèi)星之間的直線距離，以此計算出接收機所在的準確位置。搜星數(shù)越多，可用星數(shù)越多，定位就越準確，一般車機的搜星數(shù)能達到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，就能夠進行車機導航了。導航衛(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，我們開關車門或掀背門，基本不會影響天線接收信號的強度。

•     GPS天線    

車機導航整個系統(tǒng)包括GPS天線、線束、接收機（信號處理部分）和接插件。這幾個部分都和電磁兼容密切相關，但是接收機部分（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，這兩個導致導航問題一般是由于各種原因出現(xiàn)了阻抗突變，導致信號質量變差，比如由于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(xù)等（同軸線的設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，導致信噪比下降，表現(xiàn)為衛(wèi)星信號弱。實車測試發(fā)現(xiàn)，車輛攝像頭等高頻零部件確實存在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。這是一個很復雜的研究，當然也可以簡單的通過零部件的EMC輻射發(fā)射測試結果去評估管控，但是還是可以初步進行估算。假設載噪比的最（）低設計要求為33dB（和信噪比不同，載噪比是評價整個鏈路質量的數(shù)據(jù)），線損設定為4dB，衛(wèi)星信號達到地面的強度為-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（考慮遠場的話，這個距離還需要拉遠），輻射功率為：-147dbm。所以，如果你有設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。但是一般的測試設備根本測不了這么小的噪聲。實際上經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，車上的GPS天線問題一般都是由于車主改裝導致的，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，比如在天線旁邊加裝了攝像頭等設備。

•     手機導航和車機導航    

最后，為什么大部分情況下，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(yōu)于手機，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(yōu)秀，這里也有一部分損耗。最大的差異還是在算法，手機定位算法不僅僅依靠GPS，4G網(wǎng)絡、WiFi、藍牙，甚至攝像頭的數(shù)據(jù)都可以進行輔助導航，這依賴于算法，目前車機這一塊是遠遠落后的。不知道新勢力在這一塊是否由優(yōu)勢。