簡介
現代智慧系統,從自主車輛、專業無人機到工業機器人與測量儀器,都依賴可靠的高精度定位。這些系統的核心在於GNSS OEM 板,一個嵌入式定位模組,用來判斷裝置在世界中定位的準確度。
選擇合適的 GNSS OEM 板幾乎影響最終產品的每個面向:定位精度、系統可靠性、整合難度、上市時間以及整體產品效能。超出專案精度要求的電路板可能會增加不必要的成本與耗電。若董事會表現不佳,可能會危及整個系統。
不同專案需要根本不同的 GNSS 板架構。無人機地圖平台需要公分級的RTK,且更新率高且重量輕。自主配送機器人需要在都市峽谷中可靠的航向與定位。測量儀器需要毫米級的精度及多頻段接收。了解如何將板子功能與專案需求匹配,是打造成功定位驅動產品的關鍵。
什麼是 GNSS OEM 板?
GNSS OEM 板是一種嵌入式定位解決方案,設計用於整合客戶硬體。與獨立的 GNSS 接收器不同,OEM 板子是由製造商內建於自家產品中的元件,從無人機、機器人到測量儀器及自駕車平台皆可。
典型的GNSS 定位板將多個關鍵子系統整合於單一印刷電路板上:具備射頻訊號調理與基帶處理的 GNSS 前端、計算衛星測量位置、速度與時間的定位引擎、用於與主機系統資料交換的通訊介面,以及如 RTCM 校正輸入、NMEA 輸出與組態管理等嵌入式功能。
對製造商而言,價值主張很明確:OEM 板子讓他們能在無需從零設計完整 GNSS 系統的情況下,為產品增添高精度定位能力。這省去了多年RF工程、演算法開發與韌體工作,能加快產品開發速度並降低工程風險。製造商專注於核心產品,而 GNSS OEM 板則負責定位。
選擇 GNSS OEM 板時需考慮的關鍵因素
選擇 GNSS OEM 板需要根據目標應用的特定需求評估多項技術參數。以下幾個因素是最關鍵的。
1. 所需的定位精度
定位精度是決定板材選擇的主要規格。準確度層級直接決定了主機板的架構、成本與複雜度。
標準定位通常可透過單頻率編碼相位測量達成1至5公尺的距離。這對於消費者導航、車隊追蹤及基本地理定位服務來說已足夠,因為這些服務不需要公分級的精確度。
次公尺定位採用SBAS增強或PPP等技術,以達到0.2至1公尺的精度。這適用於精準農業指導和粗資產追蹤等應用。
RTK 公分級定位利用基站的載波相位差校正,達到1到2公分的水平精度。像測量、無人機製圖和自主系統等應用都需要此層級。選擇一個RTK 原廠電路板確保硬體支援載波相位追蹤、RTK 演算法處理及 RTCM 校正輸入。
2. GNSS 星座與頻率支援
專業應用不再是多星座支援的可選選項。同時追蹤來自 GPS、BDS、GLONASS、GALILEO 和 QZSS 的訊號,帶來多項工程上的好處:
多頻支援,特別是L1/L2/L5追蹤,同樣重要。雙頻觀測使電離層誤差修正成為可能,而這是 GNSS 定位誤差的最大來源。L5 訊號因其更寬的頻寬與改良的訊號結構,提供優越的多徑電阻與更快的模糊解析,使得高精度 GNSS 板在嚴苛環境中,可靠性顯著提升。
3. 處理能力與更新速率
對於動態應用,板子的處理能力直接決定定位效能。無人機、自主機器人及高速載具需要以極低延遲的速度更新位置,以實現即時控制與導航。
關鍵指標包括硬體追蹤頻道數量,決定同時可追蹤多少衛星及頻率。現代電路板的通道數量從數百到超過一千不等。更新率以Hz為單位,顯示電路板輸出位置解的頻率。對於自主駕駛車輛和無人機,頻率通常為20至100 Hz。對於每毫秒都至關重要的閉環控制系統,必須最小化延遲,即訊號接收與位置輸出之間的延遲。
4. 介面與整合需求
一個嵌入式 GNSS 解決方案必須與主機系統無縫通訊。工程師應評估可用的通訊介面:
靈活的介面選項簡化了 OEM 整合並縮短開發時間。支援多種介面選項的電路板,讓工程師能自由選擇最適合主機系統架構的通訊方式。
5. 環境可靠性
工業與專業應用運作於測試電子硬體極限的環境中。AGNSS 接收板必須承受以下條件而不影響性能:
根據應用需求選擇合適的 GNSS OEM 板
透過具體的申請情境檢視選拔過程會更加明確。以下範例說明不同專案需求如何對應不同的 GNSS OEM 板架構。
1. 用於公分級定位的RTK OEM板
對於需要可靠公分級 RTK 定位且不需複雜雙天線航向的應用,緊湊型 RTK OEM 板在性能、尺寸與成本間提供最佳平衡。
跳躍星 JS-UK39-F
用於公分級定位的緊湊型 RTK 原廠電路板
JS-UK39-F 是一款多星座、多頻率的 RTK OEM 板,設計用於需要可靠公分級定位的應用。它達到 1cm + 1ppm 的 RTK 精度,追蹤靈敏度為負 167dBm,更新頻率為 25Hz。該板支援所有主要星座的 L1/L2 頻段,使用3.3V至5.5V寬電壓供應,並支援基底與漫遊車模式。其緊湊的嵌入式設計與低功耗使其成為尺寸受限平台的理想選擇。
查看產品詳情適合的應用:無人機測繪、測量設備、工業定位系統、汽車電子及機器人等領域,需達到公分級精度但不需雙天線航向。
2. 具備航向功能(用於自主系統)的 GNSS OEM 板
自主系統通常同時需要位置與方向資訊。雖然單天線的GNSS板可以根據移動推導航向,但當車輛靜止或緩慢移動時,這種方法就失效了。雙天線航向板則透過兩天線間的載波相位差計算航向,提供獨立於運動的可靠方向。
跳躍星 JS-BNK43H-2
雙天線航向 GNSS 自主系統 OEM 板
JS-BNK43H-2 是一款雙天線頭GNSS原廠板,具備1408個追蹤通道及2GHz雙核心CPU。它提供0.2度的雙天線航向精度,即時RTK初始化時間不到5秒,並支援所有主要星座的L1/L2/L5頻率。該板以基座/漫遊車雙模式運作,輸出頻率為20Hz,設計用於緊湊整合至自主平台,因為定位與方向對任務至關重要。
查看產品詳情適合的應用:無人機導航、機器人、自動駕駛車輛、精密農業、智慧割草機,以及任何需要可靠航向的平台,且不依賴磁羅盤感測器。
3. 高動態應用的先進多頻段 GNSS OEM 板
最具挑戰性的應用,如自動駕駛與高速機器人,需要具備超低延遲、高更新率及強健抗干擾能力的先進定位性能。這些應用受益於多頻段板,具備廣泛的通道計數與複雜的訊號處理能力。
跳躍星 JS-X6S
高動態應用的先進多頻段 GNSS OEM 板
JS-X6S 是一款先進的多頻段 GNSS 板,具備 448 個硬體通道,RTK 毫米級精度為 0.6cm + 0.5ppm,更新速率為 100Hz,延遲低於 10 毫秒。支援L1/L2/L5多頻段多星座接收、雙天線航向,並具備全面防干擾技術,包括AIM+、LOCK+、APME+、IONO+及RAIM+。整合的乙太網路埠可實現高吞吐量資料傳輸與網路校正傳輸,適合最嚴苛的定位應用。
查看產品詳情適合的應用:自駕、無人機系統、智慧機器人、精密控制系統,以及任何需要毫米級精度、超低延遲和強韌抗干擾性能的應用。
JUMPSTAR 如何協助 OEM 客戶打造可靠的定位解決方案
JUMPSTAR 已確立其為經驗豐富的 GNSS OEM 解決方案供應商,提供一系列專為專業整合設計的定位板。公司對OEM合作的策略建立在幾項主要優勢之上:
JUMPSTAR 提供涵蓋標準精度、RTK 公分級、雙天線航向及毫米級 RTK 層級的 GNSS OEM 板。這讓客戶能選擇符合其精度與性能需求的電路板,而不必為不必要的功能支付過高費用。
每塊電路板設計為直接的 OEM 整合,具備標準通訊介面,包括 UART、USB、乙太網路及 PPS 輸出。這種彈性縮短了開發時間並簡化了主機系統架構。
JUMPSTAR 了解不同應用有根本不同的需求。無人機製圖需要體積小巧且耗電低。自駕車需要雙天線航向與防干擾系統。測量需要毫米級的精度。產品組合的結構是為了滿足這些獨特的需求而設計。
OEM 專案需要的不只是硬體元件。JUMPSTAR 提供整合支援、韌體配置協助及應用專用技術指導,協助客戶成功將 GNSS 定位整合於產品中。
結論
選擇合適的 GNSS OEM 板是一項系統工程決策,會影響定位精度、應用環境效能、整合複雜度、通訊架構及長期可靠性。選拔過程需清楚了解專案的準確度要求、作業環境、動態行為及主機系統介面。
透過評估定位精度層級、星座與頻率支援、處理能力、介面選項及環境可靠性,工程師能縮小範圍,選擇真正適合其應用的板材。JUMPSTAR 提供全面的GNSS OEM 板解決方案涵蓋從緊湊型 RTK 模組到具備毫米級精度的先進多頻段板,支援無人機、機器人、自動駕駛車輛及測量產業的次世代智慧系統。
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