u-blox 推出了 M10，這是其最新的 GNSS（全球導航衛星系統）平臺，完全由內部設計，用于低功耗定位應用。u-blox M10 適用于廣泛的應用，例如運動手表或貨物和牲畜追蹤器，所有這些都具有小尺寸和非常長的電池壽命。

摩天大樓限制了天空的一部分。因此，GNSS 接收器視線范圍內的衛星數量（城市峽谷）使得 GNSS 接收器極難鎖定軌道上衛星發出的信號足夠長的時間以連續定位自身。增加衛星的數量可以產生顯著的差異。

新的 M10 u-blox 定位平臺可以同時從多達四個 GNSS 星座中獲取數據，即使在非常高的建筑物等惡劣環境中也是如此。接收器的 Super-S 技術有助于過濾噪聲和區分定位信號。

u-blox AG 定位產品經理 Bernd Heidtmann 在一次 EE Times 采訪中強調了 u-blox M10 如何設計為在連續跟蹤模式下消耗 12mW，比母公司之前的技術 (M8) 減少了約 5 倍.

“Super-S 技術通過弱信號或小型天線優化功耗和精度。較短的首次定位時間 (TTFF) 可確保低功耗，而弱信號補償功能可提高定位精度，”Heidtmann 說。

圖 1：u-blox M10 和 u-blox M8（來源：u-blox）

全球導航衛星系統平臺

衛星定位是一項不可或缺的日常技術。當我們必須去某個地方時，我們現在依靠它。由于硬件和軟件電子成本的降低，應用和用例方面有了很大的擴展。我們不斷地依賴它——通常甚至沒有意識到它。在安全性和新商業模式發展的推動下，精確度的挑戰始終是一個重要因素。

歐盟的全球導航衛星系統 Galileo 允許 GNSS 接收器確保衛星信號實際上來自 Galileo 衛星并且未被修改。這種方法使黑客更難以完成他們的“工作”。歐洲 GNSS 星座將是第一個向平民用戶提供免費認證導航信息的星座。

Galileo 是歐洲全球導航衛星系統 (GNSS)，旨在為世界各地的用戶提供位置、導航和天氣信息。與其他 GNSS 系統不同，Galileo 由一個民間機構歐洲航天局 (ESA) 管理，其設計旨在滿足不同用戶群體的需求。

伽利略衛星部分涉及使用 30 顆衛星（24 顆運行衛星和 6 顆備件），在軌道上的高度超過 23,000 公里。衛星將均勻分布在三個軌道平面上，繞地球運行大約需要 14 小時。

所使用的安全方法包括在 GNSS 導航電文上附加一個加密的認證簽名，該簽名可用于基于混合對稱/非對稱密鑰方法驗證消息。GNSS 數據認證將在高級駕駛輔助系統、自動駕駛或任何數量的風險商業活動中發揮重要作用。

u-blox 硬件

u-blox M10 設計為在連續跟蹤模式下消耗 12mW，使其成為電池供電應用的理想選擇。u-blox M10 提高的射頻靈敏度還縮短了平臺在初始化時到達第一個固定位置的時間，即使使用小型天線也能正常工作。

“u-blox M10 芯片尺寸為 4×4 mm，采用 QFN 封裝。著名的“MAX”模塊外形允許輕松集成，無需外部組件。“ZOE”外形具有與 MAX 和 NEO 模塊相同的功能。這就是所謂的打包系統。它具有與 max 模塊相同的功能，但只有 20 平方毫米”，Heidtmann 說。

圖 2：三個模塊，左起：QFN 封裝、MAX 模塊和 ZOE 外形尺寸（來源：u-blox）

在澳大利亞和德國進行的兩項測試表明，即使在大型建筑物可能遮擋信號的惡劣環境中，Super-S 和改進的“Super-E”模式也可以以更低的更新速率進一步降低功率，優化信號所在位置的測量非常低（圖 3）。

Super-S 技術解決了工業跟蹤和可穿戴用例中遇到的兩個常見挑戰：GNSS 信號微弱和天線定位不足，以及惡劣天氣、天空視野受阻和城市峽谷等因素對到達定位的 GNSS 信號質量產生不利影響接收機，降低定位性能。u-blox Super-S 技術結合了 2 種不同的尺寸來應對這些情況。

GNSS 接收器可以處于兩個操作階段：獲取階段和跟蹤階段。在第一階段，靈敏度更高，通過獲得更高概率的位置和消耗更少的能量來減少采集時間。在下一階段，目標是保持位置。

圖 3：澳大利亞同時接收 4 個 GNSS 的最大位置可用性（來源：u-blox）

圖 4：德國的弱信號補償（來源：u-blox）

“如果你看圖片，在圖 3 的左側，你會看到一個 1 和一個 2。在第一個中，您會看到建筑物沒有第二個那么高。如果你向右看，你會看到所有這些彩色線條的莖，綠色是真正的路徑，真正的位置。然后是黃色的 M8 和藍色的 M10。對于第一名，您會發現幾乎沒有區別。他們基本上報告了真實情況。但如果你看第二個，你會發現不同。黃線距離果嶺約20米。而藍線距離果嶺約10米。在這種情況下，我們看到在市區深處擁有非常高的建筑物，因此擁有 4 個 GNSS 會有所不同，”Heidtmann 說。

他補充說，“如果你在這個地區，你就看不到每顆衛星，因為建筑物會給你一個陰影。而且，如果你能收聽所有四個星座，你就會趕上更多的衛星。然后，當然，這會給你帶來好處，因為總是有選擇的。因此，接收器將查看所有可用的衛星，然后選擇最多 30 個信號進行跟蹤。但當然，在這種情況下，你沒有 30 個，如果你有 8 個或 9 個，你就很幸運了，”Heidtmann 說

小天線或不良天線位置會導致射頻信號強度差。弱信號補償改變接收器行為以適應這種情況。“駕駛測試表明，位置和速度精度提高了 25% 以上，”Heidtmann 說。

圖 5：M10 框圖（來源：u-blox）

圖 6：u-blox M10 和 M8 比較（來源：u-blox）

u-blox M10 具有先進的欺騙和干擾檢測功能。“檢測到欺騙和干擾攻擊并報告給主機。基于 GNSS 原始數據分析的欺騙檢測，以及通過使用經過身份驗證的信號 (Galileo OS-NMA) 來緩解欺騙攻擊，”Heidtmann 說。

關鍵應用程序需要知道他們對接收器獲取的數據有多大的信心。保護等級描述了最大位置誤差并量化了系統的可靠性。此級別受通常影響 GNSS 解決方案的所有誤差源的影響。

“例如，如果 GNSS 接收器以 95% 的保護級別為一米來確定其位置，那么報告的位置距離其實際位置一米以上的概率只有 5%，”Heidtmann 說。

與 GNSS（全球導航衛星系統）部門相關的系統和技術創新是一個不斷快速發展的過程。GPS 在這些水平上的瞬時精度是為美國國防部保留的，但這引發了創建更可靠的替代系統的競賽，從而產生了 GNSS（全球導航衛星系統），其中有來自世界多個國家的貢獻，例如俄羅斯 GLONASS ，中國的北斗和歐洲的伽利略。伽利略數據有助于在各種環境中定位信標并營救遇險人員。