車（chē）輛GPS的電磁兼容問題

車機導航不準（zhǔn），定位飄，這類問題很容（róng）易被用戶感知且產生市場投訴，通常在解決這類問題的時候，電磁幹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（hé）大家分享下GPS天線的電磁兼容，也感謝一起（qǐ）解決問題的天線（xiàn）專家！。

•    GPS導航    

要說明此（cǐ）類問題，對GPS導航這一套（tào）係統的基本了解（jiě）是必（）不可少的。GPS導航（實際上還（hái）包括GNSS和北鬥） 是通過地麵接收機檢測多顆（kē）衛星發送的擴頻信（xìn）號，這些信號主要是衛星的空間（jiān）位置信息（星曆），如果接收機與衛星鍾（zhōng）具有準確的同（tóng）步時鍾（zhōng），那麽接收機就能夠計算出不同衛星信（xìn）號到達的鍾差，從（cóng）而確定和每個衛星之間的直線距離，以此計算出（chū）接收機所在的準確位置。搜星數越多，可用星（xīng）數越多，定位（wèi）就（jiù）越準確，一般車機的搜（sōu）星數能達到30，有用星數16是一個比較正（zhèng）常的狀態。衛星（xīng）數（shù）據在借助地圖信息，就能夠進行車機導航了。導航衛星信號的頻率主要包括三個頻段，其（qí）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天線接收的有效區隻（zhī）有上方一小塊，因此，我們開關車門或掀背門，基本不（bú）會影響天線接收信號的強度。

•    GPS天線    

車機導航整個係（xì）統包括GPS天線、線束、接收機（jī）（信號處（chù）理部分）和接插件。這幾個（gè）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（chéng）在TBOX或AVNT，引入的電（diàn）路（lù）噪聲比較穩定，在設計完成時就已（yǐ）經決定了，受（shòu）車輛（liàng）老化或震動的影響也很小，基本不會出現後期問題。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（shù）和接插件不具備GPS頻段電磁波的良好接收（shōu）能力，這兩個導致導航問（wèn）題一般是由於各種原因出現了阻抗突變（biàn），導致信號質量變差，比如由於震動（dòng）導致接插（chā）件沒有良好連接和線束過（guò）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（lián）續，是一種均勻非平衡傳輸線，具有特（tè）征阻抗）。

所以電磁兼容工程師檢查（chá）車機導航問題（tí）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（zhè）個頻段的電（diàn）磁（cí）波都有可能（néng）被接（jiē）收到，如果是（shì）電磁噪聲被天線拾取，那麽（me）便會擠占天線接收衛星信號的功率，導致信噪比下降，表現為衛星信號弱。實車測試發現，車輛攝（shè）像頭等高頻零部（bù）件確實存在GPS頻段的噪聲。這裏我們希望（wàng）能夠（gòu）得到一個量化數據，攝像頭距離GPS天線（xiàn）多少時，這個（gè）影響可以被忽略。這是一個很（hěn）複雜的研究，當然也（yě）可以簡單的通過零（líng）部件的EMC輻射發射測試結果去評估管控，但是還是可以（yǐ）初步進行估算。假設載噪比（bǐ）的最（）低設計要（yào）求（qiú）為33dB（和信噪比（bǐ）不同，載噪比是評（píng）價整（zhěng）個鏈路質量的數據），線損設（shè）定為4dB，衛星信號達到地麵的強度為-130dbm，可以得（dé）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時的數據，那麽可以計算在距離（lí）攝像頭（tóu）為1mm時（考慮遠場的話，這個距離還需（xū）要拉遠），輻射功率為：-147dbm。所（suǒ）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，那麽對於上述GPS係統布置在距離（lí）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麽小的噪聲。實際上經驗發現，車上的GPS天線問題一般（bān）都是由於車主改裝導致的（de），比如在天線的正上方（fāng）加裝了金屬設備，比如加（jiā）裝（zhuāng）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    

   最後，為什麽大部分情況下，手機（jī）的導航都要比車機的好用？實際上車機的（de）GPS天線是遠遠優於手機，但是車機的線損比手機大（dà），一般1m會損耗1db，另外大部分（fèn）車機供應商的信號處（chù）理電路都沒（méi）有手機做的（de）優秀，這裏也有一部分損耗（hào）。最大的差異還是在算法，手機定（dìng）位算法不僅僅依靠GPS，4G網絡、WiFi、藍牙，甚至攝像（xiàng）頭的數據（jù）都可以進行輔助導航，這依賴於算法，目前（qián）車機這一塊是遠遠落後的。不知道（dào）新勢力在這一塊是否由優勢。