使用 Maxim 的超低功耗 GPS 解決方案，將您的車輛追蹤器/資產追蹤器/物聯網設備的電池壽命延長 10 倍。

將全球定位系統 (GPS) 功能添加到電池供電設備（例如車輛跟蹤器、資產跟蹤器或物聯網 (IoT) 傳感器）的最大挑戰之一是縮短電池壽命。在幾乎所有情況下，增加電池尺寸以延長運行時間都不是一種選擇，因為這會增加可穿戴設備的尺寸、重量和成本。

為了降低 GPS 接收器的功耗，大多數設計在需要接收器的位置之前保持接收器關閉。當接收器從所謂的冷啟動中醒來時，它會捕獲并鎖定衛星信號，提取導航消息，其中包括衛星軌道和原子鐘偏差信息（星歷表數據），并且至少需要四個衛星信號，它可以確定位置和時間。但是，由于導航消息數據速率較低，為 50 位/秒，接收器必須通電幾秒鐘才能接收廣播數據，通常為 28 秒或更長時間。只有這樣，接收器才能計算出它的位置。

幫助延長電池壽命的一種方法是減少計算位置之前接收器開啟的時間。快照接收器正是這樣做的。在快照接收器實現中，接收器沒有足夠長的時間來接收和解碼星歷數據。相反，來自云端服務器的長達 28 天的星歷數據被預加載到接收器中，使其能夠在幾秒鐘內喚醒并報告其位置。接收器開啟時間的減少可以將電池壽命延長一個數量級，使其成為電池壽命一直是 GPS 技術采用障礙的應用的理想選擇。

此快照實施基于 2015 年授予阿爾伯塔省卡爾加里的 Baseband Technologies Inc 的一項專利。Maxim Integrated與 BTI 合作，現在使用MAX2769C GNSS L1 接收器和運行 BTI 固件的MAX32632 ARM Cortex M4 微控制器提供完整的 GPS 解決方案。

將接收衛星信號到獲取位置坐標視為一個三步過程是有幫助的：信號捕獲、信號處理和位置估計（圖 1）。除了低功耗外，Maxim/BTI 解決方案還提供了靈活性，可以通過卸載到云服務器來在板上或板下執行信號處理和位置估計步驟。這可以進一步降低功耗和系統成本。

圖 1：使用 MAX2769C 和 MAX32632 實現快照接收器。（來源：美信集成）

除了快照算法的省電特性外，使用具有靈活電源模式的 MAX32632、智能外設管理單元 (PMU)、動態時鐘門控和固件控制的電源門控進一步降低了功耗全球定位系統系統。

表 1比較了 Maxim/BTI GPS 解決方案與商用低功耗接收器模塊的能源使用情況，以說明快照接收器提供的節能效果。兩個接收器每小時開啟一次以接收衛星信號、計算位置并無線傳輸它們的位置。條形的灰色部分是無線部分傳輸位置所需的能量，兩種解決方案都相同。另一方面，定位和 Maxim 系統的星歷表下載所需的能量小于 20uWh，而競爭對手的能量消耗為 170uWh 或九倍。

表 1：Maxim GPS 系統的能耗與競爭產品的對比（來源：Maxim Integrated）

快照接收器的另一個特點是它能夠指定捕獲窗口或捕獲衛星信號的時間。更長的捕獲窗口確實會提高位置精度并增加要處理的數字樣本的數量，從而增加功耗。固件允許 4 毫秒、6 毫秒、8 毫秒、10 毫秒、16 毫秒、22 毫秒和 30 毫秒的采集窗口。表 2列出了 Maxim/BTI GPS 解決方案在各種采集窗口以及每分鐘一次和每小時一次的位置更新時的功耗。

表 2：Maxim/BTI GPS 解決方案的功耗（來源：Maxim Integrated）

使用表 2中的數據，可以輕松計算出 100mAh 紐扣電池的續航時間。如圖 2所示，根據捕獲窗口，100mAh 紐扣電池可持續長達 13 個月，具體取決于捕獲窗口。

圖 2：對于每小時一次的開放天空應用，100mAh 電池可以使用 13 個月。（來源：美信集成）

結論

Maxim 的快照 GPS 接收器的功耗遠低于傳統的跟蹤 GPS 接收器，非常適合電池壽命非常寶貴的可穿戴設備和物聯網應用。

審核編輯：湯梓紅