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(多图) 可携式导航产品架构剖析与技术走向

来源:我爱研发网/作者:王瑞璋?? 2007年10月10日 ?? 收藏0

  2. MEMS元件

  除了在既有的电子系统架构下进行整合或强化功能外,微机电(MEMS)元件的导入也可望为PND注入创新的使用样貌。MEMS技术在电子产品中的地位愈来愈重要,此类精密元件在资讯、通讯和消费性电子等大众市场正快速的成长。在多样化的MEMS元件类型中,又以运动感测器最受注目,其中三轴加速度计(Tri-axis Accelerometer)正是让Wii游戏机异军突起的背后最大功臣,也非常适合被用在PND等手持设备当中。

  对于PND的导航功能来说,MEMS元件的导入能够实现所谓方位推估(Dead Reckoning,DR)的辅助定位功能。结合三轴加速度计和陀螺仪(Gyroscope)或磁罗盘等MEMS元件,就能够在GPS收讯不良时进行替代性的方位推估工作。也就是透过三轴加速度计所提供的加速度及运动方向变化,以及陀螺仪的转向测量,来计算出车辆位移上的改变,并继续在地图上显示导航的功能。在短距离内,DR系统所提供的资料比GPS的讯号来得准确,不过,当时间增加时,误差累积效应会愈来愈大,导航的精确度就会大幅下降。

VTI 三轴加速度计的角度量测显示介面 

图四 VTI 三轴加速度计的角度量测显示介面 

  MEMS与GPS可以是分开使用的替代性功能,但也能是共同操作的互补性功能。例如因DR系统在短距离内的准确度

高,因此可做为短距离内的汽车定位误差修正辅助;相似地,在长距离时GPS的准确度高,因此也可用GPS的量测来校正MEMS。不仅如此,目前GPS导航时的一大限制是无法分辨车子是行驶在高架桥上或桥下,若使用三轴加速度计,即可透过倾角的改变来判断车子是爬坡向上或向下;此外,也可用压力感测器来量测高度上的变化。

  三轴加速度还有其他的有趣应用,例如可用它来作为状态识别装置,通过倾斜角度来向上或向下滚动手机、PDA及3D游乐器的萤幕,或以摇动的方式来关闭这些设备。这种通过特定动作来下达控制指令的用途,除了提供了键盘输入以外的便利途径,也为强调趣味变化与加值功能的消费性手持设备增添了许多想像空间。另一个对PND来说很实用的功能,则是可利用三轴加速度计来进行电源管理,当PND在一段时间内都处于静止不动的情况下,就让GPS功能进入待机状态,以节省用电。

  结论

  综上所述,PND已是今日市场上的一项主流产品,其成长后仍相当值得期待。不过,在基本型产品功能日趋成熟后,PND制造商已面临价格下压与加值功能升级的两大设计压力,因而积极寻求开发整合容易、功能完整且具前瞻性的低成本、低功耗及小尺寸解决方案。

  将所有问题都解决的系统单晶片会是很好的选择,但在GPS的市场仍看不到这样的解决方案,因而需要慎选上游解决方案的提供商。这些供应商必须先进行资源整合的工作,例如GPU厂商整合地图资料、CPU、作业系统和ISV等厂商,建立起导航应用的生态体系,以单一窗口为PND厂商提供完整的技术需求。请参考(图五)。

由GPU厂商进行导航技术生态体系整合

图五 由GPU厂商进行导航技术生态体系整合 

  换一个角度来看,掌握丰富元件资源的电子零件代理商,若能进行妥切的整合,即能以平台架构方式满足客户多方面需求,进而大幅缩短设计时程。


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