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让可穿戴设备不再迷失于城市森林中

时间:2020-11-10 13:40:26 作者:邵乐峰 阅读:
M10是u-blox最新推出的高度集成GNSS技术平台,能同时跟踪多达4个GNSS星座,功耗为12mW,是与前代米级定位芯片相比,功耗降低75%,尺寸也减小了35%,为众多超低功耗高性能定位应用树立了新标杆。
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u-blox近日宣布推出其最新的、高度集成GNSS(全球导航卫星系统)技术平台M10,适用于超低功耗高性能定位应用。按照u-blox中国区总经理陈浩珉的说法,在运动手表或资产/生物追踪器等采用极其小巧且需要极长续航时间的应用中,M10定义了全新的定位性能水平。 

全新u-blox M10 GNSS技术平台能同时跟踪多达4个GNSS星座(GPS、北斗、Galileo和GLONASS)的卫星信号。在打开SBAS功能的情况下,与只能实现3个GNSS星座信号接收的M8平台相比,其静态定位精度可从2米提升至1.5米,因此在深度城市峡谷等充满挑战性的环境中具有更高的定位可用性。从下图可以看出,在挑战性稍低的区域,M10和M8有相似的精度,但如果在深度城市环境中,M10表现更好。

值得注意的是,在以往的解决方案中,定位芯片通常会和惯性导航模块封装在一起,用以应对城市峡谷等特殊场景,但此次M10中却并没有封装惯性传感器。陈浩珉对《电子工程专辑》记者解释称,M10单芯片就可将静态定位精度提升0.5米,充分说明同时支持4星座在应对城市峡谷大反射、大干扰的情况时,性能是有显著提高的,因此设计人员并没有考虑使用惯性导航。当然,如果今后在其他应用场景中需要将M10与惯导模块封装在一起,并提供全套算法,这对u-blox来说并非难事。

众所周知,对定位导航芯片来说,定位可信度(Position Integrity)的高低至关重要。这一单词在航空业很出名,现在在其他领域也找到了用武之地,例如利用机器人导航时,设备应留在特定区域内;无人机/无人驾驶飞行器导航时,设备应留在特定区域外;汽车、电动摩托车进入停车场时,车辆应停在特定区域内。可以看出,这些场景需要的不仅是静态接收误差,而是实时的,对预期误差(expected error)范围有一个随周围环境变化的上限。

在M10中,u-blox引入了“防护级别(the protection level)”的概念。该概念由3GPP ITS(Intelligent Transport Systems)工作组定义,旨在提供与不同交通方式和交通管理相关的创新服务,使用户能够更好地了解情况,更安全、更协调、更智能地使用交通网络。数据显示,M10可提供95%的真实定位误差置信度。这意味着,M10在任何时间内都能以95%的置信度实时提供实际定位误差,这种实时的预期误差范围上限的存在,对不同应用程序估计位置的可信度,并根据定位误差范围采取相应行动至关重要。

Super-S也是M10接收机中首次采用的技术。考虑到天线较小或天线位置不佳会导致射频信号强度差,所以u-blox在设计时,通过“弱信号补偿”功能提高了天线较小或天线位置不佳时的GNSS的功耗和精度,有助于将定位信号与背景噪声区分开,即使在卫星信号较弱的情况下也可以捕获定位数据,驾驶测试表明定位和速度精度提高了25%以上。此外,M10还针对北斗和Galileo信号改善了冷启动模式,射频灵敏度提高了3dB,缩短了其完成首次定位所需的时间(TTFF),进一步降低了系统功耗。

u-blox M10在连续跟踪模式下的功耗为12mW,是前代u-blox米级GNSS定位芯片的1/5,尺寸也减小了35%,若要进一步延长续航时间,用户还可以切换至更先进的Super-E模式,该模式下功耗降低65%,因此非常适用于电池供电型应用。当用户在城市、森林或开阔地带中跑步时,运动手表内置的M10在保持续航时间的情况下,同时又可以保证高精度动态定位。

强大的反欺骗和干扰检测功能也是陈浩珉多次强调的功能,该平台采用了不少久经考验的技术,包括通过原始GNSS数据分析检测欺骗信号、通过使用经过身份验证的信号来抑制欺骗、以及利用干扰检测策略和嵌入式滤波器减轻带内射频干扰的影响。

基于u-blox M10定位平台的首批产品是MAX-M10S GNSS模块和UBX-M10050 GNSS芯片组,两款产品现已上市。先进的辅助GNSS服务AssistNow提供支持,以加速定位和提高精度。根据所需的辅助级别,该服务分为免费和定期付费两种。

陈浩珉说自己其实并不担心集成度越来越高的SoC芯片对独立导航芯片的影响,尽管在手机中95%的手机套片都自带导航功能,但在可穿戴设备、资产追踪、汽车、无人机等更广泛的垂直行业中,市场对独立导航芯片的需求正呈现高速增长态势,SoC芯片厂商的竞争力与专业厂商相比也会出现比较明显的下降。 

“在刚推出M8平台时,我们的策略是希望能够通吃所有应用,但随着客户需求越来越分散化,这一想法开始遇到挑战,所以u-blox很快推出了针对汽车、无人机应用的高性能M9平台,以及面向低功耗物联网应用的M10平台。”陈浩珉表示,日常追踪和可穿戴设备是M10的第一批应用目标,接下来,M10还会在“低功耗+低功耗+低功耗和弱信号+弱信号+弱信号”这样的组合方向上继续寻求扩展,包括“M10+惯性导航模块”应用于共享单车、进一步提高精度的“M10+传感器+一体化天线”方案等,都是公司正在思考的方向。

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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