如今,需要低于十米定位精度的應用可以在單頻或雙頻技術之間進行選擇。雖然這個決定看起來像拋硬幣一樣簡單,但遠非如此。設計師必須仔細權衡他們的選擇,因為它會對最終用戶的應用程序產生重大影響。功耗、成本、所需精度和使用應用程序的環境是設計人員在選擇其中一個之前應該考慮的關鍵因素。
單頻段和雙頻段GNSS接收器之間的主要區別在于它們用于接收數據的頻段。單波段GNSS接收機依賴于單個頻段,通常是L1頻段。相比之下,雙頻接收機利用兩個頻段,通常是L1和L2或L1和L5。
這種根本差異會影響定位精度,特別是在多路徑環境中,因為它們可能是城市區域或樹木覆蓋的地區。因此,兩者之間的選擇取決于應用程序的具體目的和要求。
以下三種場景更詳細地了解了如何選擇哪種類型的GNSS接收器。
場景 1
開闊的室外環境
假設您的終端用戶應用程序是要求對人或物的跟蹤,這是一種典型的消費級無人機,所有這些類似應用通常都需要低于十米的定位精度。在這種情況下,設備通常由電池供電,并且應該消耗最少的電力來持續相當長的時間,而期間不需要給它們充電。
由于L1單頻接收機使用了常見的RF組件、簡單的天線設計以及與雙頻接收機相比更低的功耗,因此價格更為實惠,它們是主要在開闊室外條件下或高電能限制下運行的上述應用的最佳選擇。
在開闊的室外環境中,這些應用程序的操作方式與雙頻接收器的操作方式相似。例如,如果一家公司正在追蹤一輛在高速公路上行駛的卡車或出租車,單頻接收器可能是合適的選擇。這同樣適用于無人機捕捉采礦或建筑區域的圖像。
單頻接收機的主要缺點是容易受到多徑效應(multipath effects)的影響。在受這些條件影響的環境中,單頻接收器的定位精度將受到影響。這就是雙頻技術可以發揮作用的地方。
場景 2
城市區域
移動和可穿戴設備有一個共同點:就是在城市地區都需要很好的性能表現,因為大型建筑物、隧道、橋梁和其他障礙物(如樹木)可以反射衛星信號。在這種環境下,單頻段接收機的表現可能不夠好。所以,您需要一個L1/L5雙頻GNSS接收器,即使在這種環境中也能提供良好的定位精度。
想象一下,在芝加哥這樣的城市的街道上,騎著租來的踏板車旅行,那里的摩天大樓整天都在反射衛星信號。您正前往目的地,需要將滑板車放在專用停車區才能鎖定。如果GNSS的報告位置與實際位置相差太大,您將無法做到這一點。這就是為什么用于這些應用的GNSS接收器需要在提供米級定位的同時能適應多徑效應的原因。
但不要急于斷定雙頻比單頻技術更好,因為雙頻接收機也存在一些缺點——更準確地說,是第二個缺點。它們比單頻接收器消耗更多的功率,這可能會給電池供電的設備帶來挑戰,比如物理上受限于在設計中包含大電池的可穿戴設備。另一個需要注意的重要因素是,截至到目前,GPS L5信號尚未完全運行。
場景 3
高級定位的應用
一些高端后裝遠程信息處理應用不僅要求良好的定位精度,還要求高級定位,例如當車輛進入有頂棚蓋的停車區時。在這種情況下,可以將GNSS技術與航位推算相結合。這種組合提供了進一步的優勢,包括在GNSS中斷的情況下繼續導航,這通常發生在隧道或地下停車場。
選擇單頻或雙頻GNSS取決于使用場景
在單頻和雙頻段GNSS接收器之間進行選擇需要仔細考慮您的應用的特定需求,包括必要的定位精度、功耗要求、預算以及工作環境是城市還是農村。下表整理并匯集了單頻和雙頻接收機為每個提到的場景所提供的功能。
| L1 | L1 + DR* | L1/L5 | |
| 功耗 |
低 - |
中 + |
中 + |
| 所需天線 |
經濟 $ |
經濟 $ |
較貴 $$ |
| 適用信號 |
GPS Galileo 北斗 |
GPS Galileo 北斗 |
GPS Galileo 北斗 |
| 位置有效性 |
較差 - |
好 + |
較差 - |
| 在城市環境的定位 |
較差 - |
好 + |
好 + |
| 應用場景 | “開闊室外環境” | “高級定位要求” | “城市區域” |
| 推薦 GNSS 產品 | u-blox M10 | u-blox F10 | NEO-M9V |
* 航位推算
**GPS L5信號尚未完全運行 (截至2025年五月)
考慮這些因素將幫助您選擇最合適的GNSS接收器,以達到您定位要求的最優化性能。L1單頻GNSS產品u-blox M10和L1/L5雙頻GNSS產品u-blox F10是大多數客戶選用的最好的起步產品。
/關于u-blox公司/
u-blox(SIX:UBXN)是汽車、工業和消費市場的全球領導者,通過我們尖端的定位和短程通信技術推動創新。我們是高精度技術的先驅,提供智能可靠的解決方案,使人、車輛和機器能夠確定其精確位置并進行無線通信。總部位于瑞士塔爾維爾,在歐洲、亞洲和美國設有辦事處,正在產生全球影響。
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原文標題:單頻or雙頻?米級精度GNSS接收器選型答疑
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