車輛GPS的電磁兼容問題

車機導(dǎo)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(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(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度。

•     GPS天線    

車機導(dǎo)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(guān)，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(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(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(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(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(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。

•     手機導(dǎo)航和車機導(dǎo)航    

最后，為什么大部分情況下，手機的導(dǎo)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(yīng)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(luò)、WiFi、藍牙，甚至攝像頭的數(shù)據(jù)都可以進行輔助導(dǎo)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。