车辆GPS的电磁兼容问题

车机导航不准，定位飘，这类问题很容易被用户感知且产生市场投诉，通常在解决这类问题的时候，电磁干扰都会成为被重点怀疑的对象，因此一般也会拉上整车电磁兼容工程师，本次和大家分享下GPS天线的电磁兼容，也感谢一起解决问题的天线专家！。

•    GPS导航    

要说明此类问题，对GPS导航这一套系统的基本了解是必（）不可少的。GPS导航（实际上还包括GNSS和北斗） 是通过地面接收机检测多颗卫星发送的扩频信号，这些信号主要是卫星的空间位置信息（星历），如果接收机与卫星钟具有准确的同步时钟，那么接收机就能够计算出不同卫星信号到达的钟差，从而确定和每个卫星之间的直线距离，以此计算出接收机所在的准确位置。搜星数越多，可用星数越多，定位就越准确，一般车机的搜星数能达到30，有用星数16是一个比较正常的状态。卫星数据在借助地图信息，就能够进行车机导航了。导航卫星信号的频率主要包括三个频段，其中L1频段（1575.42MHz）是主要频段，信号波长大约为0.2m，所以GPS信号基本没有绕射能力，G天线接收的有效区只有上方一小块，因此，我们开关车门或掀背门，基本不会影响天线接收信号的强度。

•    GPS天线    

车机导航整个系统包括GPS天线、线束、接收机（信号处理部分）和接插件。这几个部分都和电磁兼容密切相关，但是接收机部分（信号处理）一般是集成在TBOX或AVNT，引入的电路噪声比较稳定，在设计完成时就已经决定了，受车辆老化或震动的影响也很小，基本不会出现后期问题。所以，大部分的导航市场问题都集中在GPS天线、线束和接插件。线束和接插件不具备GPS频段电磁波的良好接收能力，这两个导致导航问题一般是由于各种原因出现了阻抗突变，导致信号质量变差，比如由于震动导致接插件没有良好连接和线束过度折弯导致阻抗不连续等（同轴线的设计是为了保证阻抗连续，是一种均匀非平衡传输线，具有特征阻抗）。

所以电磁兼容工程师检查车机导航问题还是集中在GPS天线部分，GPS天线是1.5GHz频段的良好接收天线，任何在这个频段的电磁波都有可能被接收到，如果是电磁噪声被天线拾取，那么便会挤占天线接收卫星信号的功率，导致信噪比下降，表现为卫星信号弱。实车测试发现，车辆摄像头等高频零部件确实存在GPS频段的噪声。这里我们希望能够得到一个量化数据，摄像头距离GPS天线多少时，这个影响可以被忽略。这是一个很复杂的研究，当然也可以简单的通过零部件的EMC辐射发射测试结果去评估管控，但是还是可以初步进行估算。假设载噪比的最（）低设计要求为33dB（和信噪比不同，载噪比是评价整个链路质量的数据），线损设定为4dB，卫星信号达到地面的强度为-130dbm，可以得到天线端能够忍受的最大噪声功率为：-167dbm，假设该功率是距离为10cm时的数据，那么可以计算在距离摄像头为1mm时（考虑远场的话，这个距离还需要拉远），辐射功率为：-147dbm。所以，如果你有设备能够测得距离摄像头1mm的辐射功率不超过-147dbm，那么对于上述GPS系统布置在距离该摄像头10cm时，是可以接收的。但是一般的测试设备根本测不了这么小的噪声。实际上经验发现，车上的GPS天线问题一般都是由于车主改装导致的，比如在天线的正上方加装了金属设备，比如加装了带金属的玻璃膜，比如在天线旁边加装了摄像头等设备。

•   手机导航和车机导航    

   最后，为什么大部分情况下，手机的导航都要比车机的好用？实际上车机的GPS天线是远远优于手机，但是车机的线损比手机大，一般1m会损耗1db，另外大部分车机供应商的信号处理电路都没有手机做的优秀，这里也有一部分损耗。最大的差异还是在算法，手机定位算法不仅仅依靠GPS，4G网络、WiFi、蓝牙，甚至摄像头的数据都可以进行辅助导航，这依赖于算法，目前车机这一块是远远落后的。不知道新势力在这一块是否由优势。