車輛GPS的電磁兼容問題

車機(jī)導(dǎo)航不準(zhǔn)，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(shí)候，電磁干擾都會(huì)成為被重點(diǎn)懷疑的對(duì)象，因此一般也會(huì)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(duì)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(shí)際上還包括GNSS和北斗） 是通過地面接收機(jī)檢測多顆衛(wèi)星發(fā)送的擴(kuò)頻信號(hào)，這些信號(hào)主要是衛(wèi)星的空間位置信息（星歷），如果接收機(jī)與衛(wèi)星鐘具有準(zhǔn)確的同步時(shí)鐘，那么接收機(jī)就能夠計(jì)算出不同衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)的鐘差，從而確定和每個(gè)衛(wèi)星之間的直線距離，以此計(jì)算出接收機(jī)所在的準(zhǔn)確位置。搜星數(shù)越多，可用星數(shù)越多，定位就越準(zhǔn)確，一般車機(jī)的搜星數(shù)能達(dá)到30，有用星數(shù)16是一個(gè)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(jìn)行車機(jī)導(dǎo)航了。導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的頻率主要包括三個(gè)頻段，其中L1頻段（1575.42MHz）是主要頻段，信號(hào)波長大約為0.2m，所以GPS信號(hào)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(huì)影響天線接收信號(hào)的強(qiáng)度。

•    GPS天線    

車機(jī)導(dǎo)航整個(gè)系統(tǒng)包括GPS天線、線束、接收機(jī)（信號(hào)處理部分）和接插件。這幾個(gè)部分都和電磁兼容密切相關(guān)，但是接收機(jī)部分（信號(hào)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(jì)完成時(shí)就已經(jīng)決定了，受車輛老化或震動(dòng)的影響也很小，基本不會(huì)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(gè)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(hào)質(zhì)量變差，比如由于震動(dòng)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(jì)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(jī)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(gè)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(huì)擠占天線接收衛(wèi)星信號(hào)的功率，導(dǎo)致信噪比下降，表現(xiàn)為衛(wèi)星信號(hào)弱。實(shí)車測試發(fā)現(xiàn)，車輛攝像頭等高頻零部件確實(shí)存在GPS頻段的噪聲。這里我們希望能夠得到一個(gè)量化數(shù)據(jù)，攝像頭距離GPS天線多少時(shí)，這個(gè)影響可以被忽略。這是一個(gè)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(píng)估管控，但是還是可以初步進(jìn)行估算。假設(shè)載噪比的最（）低設(shè)計(jì)要求為33dB（和信噪比不同，載噪比是評(píng)價(jià)整個(gè)鏈路質(zhì)量的數(shù)據(jù)），線損設(shè)定為4dB，衛(wèi)星信號(hào)達(dá)到地面的強(qiáng)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(shí)的數(shù)據(jù)，那么可以計(jì)算在距離攝像頭為1mm時(shí)（考慮遠(yuǎn)場的話，這個(gè)距離還需要拉遠(yuǎn)），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(duì)于上述GPS系統(tǒng)布置在距離該攝像頭10cm時(shí)，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(shí)際上經(jīng)驗(yàn)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(jī)導(dǎo)航和車機(jī)導(dǎo)航    

   最后，為什么大部分情況下，手機(jī)的導(dǎo)航都要比車機(jī)的好用？實(shí)際上車機(jī)的GPS天線是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于手機(jī)，但是車機(jī)的線損比手機(jī)大，一般1m會(huì)損耗1db，另外大部分車機(jī)供應(yīng)商的信號(hào)處理電路都沒有手機(jī)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(jī)定位算法不僅僅依靠GPS，4G網(wǎng)絡(luò)、WiFi、藍(lán)牙，甚至攝像頭的數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行輔助導(dǎo)航，這依賴于算法，目前車機(jī)這一塊是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后的。不知道新勢力在這一塊是否由優(yōu)勢。