我的中国“芯” | 和芯星通Nebulas UC260:任性的国产卫星导航芯片

2015-03-05 00:02:38 来源:EEFOCUS
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卫星导航在无论是现在,还是未来在国民经济和国家安全等方面的重要性不言而喻。所以拥有自主的、可自控的卫星导航系统也是必须的。因此国家抛弃对美国GPS系统的依赖,花费巨资建立了自己的全球定位北斗系统。目前北斗正在按部就班的建设当中,并且已经能有为国内提供各种导航服务。

 

在北斗天基系统不断完善的同时,地面系统的建设也在跟进。不过从目前情况来看,北斗的产业化之路阻碍重重,市场占有率还很低。究其原因,主要是应用资源的不完善,不像GPS等系统已经发展多年,有成熟的产业链和应用支持。因此,发展、完善北斗系统的应用支持,完善产业链是其产业化必先要做的事情。而其中的核心GNSS芯片更是重中之重。

 

和芯星通一家从事高集成度芯片设计和高性能GNSS核心算法研发的芯片公司。我们这次一起来看的就是和芯星通的一款GNSS芯片-Nebulas UC260。Nebulas UC260 2009年4月开始研发,2010年9月芯片发布。采用90nm低功耗工艺,内置200+MHz处理器和192个逻辑通道,支持当前所有的卫星导航系统,包括北斗1、北斗2.B1/B2/B3、GPS.L1/L2/L5、GLONASS.L1/L2和GALILEO.E1/E5a/E5b等,该芯片单颗可同时支持6个独立频率,如三系统双频或者双系统三频接收机应用,并可以配合双天线进行二维定向或者三天线进行三维定姿,还可以通过并列使用多颗芯片进行扩展,以支持更多系统、更多频率的应用。

 


图1 Nebulas UC260实物图

 

Nebulas UC260芯片实现了多系统多频率的真正融合。Nebulas芯片的每个调制模块硬件单元均可支持各种不同的调制模式,包括BPSK、BOC、mBOC、AltBOC等;相关器、FFT和匹配滤波器混合应用,实现各种不同卫星系统的捕获跟踪算法最优化;每个码发生器硬件单元,均可支持各种不同的测距码,如PRN,不规则测距码和片外产生的实时更换的测距码;内嵌式CPU,算法功能一体化,实现单芯片自主定位以及不同系统的任意四颗卫星联合定位;而接收机自主完好性检测,保障了位置信息的安全性和可靠性。

 


图2 Nebulas UC260芯片架构

 

作为全球首颗支持“全北斗”(RNSS+RDSS)工作模式的SoC芯片,该芯片将充分发挥北斗卫星导航系统的创新性和独特性,填补国内空白,并彻底解决我国自主建设的北斗卫星导航系统在高精度测量测绘、导航/授时相关的基础设施建设和终端设备等多个领域的推广应用时的基础芯片短缺的问题。

 

本次我选择的是瑞士u-blox公司的UBX-M8030来和Nebulas UC260作比较。UBX-M8030是u-blox公司最新一代的独立式定位芯片。高性能的u-blox M8定位引擎可同时接收GPS,QZSS,GLONASS和北斗卫星信号,提供卓越的灵敏度和快速的捕获时间。

 

u-blox M8芯片采用了创新性的单芯片架构和先进的软件算法,在同步接收模式下功耗极低。在单星系统工作时,芯片在省电模式下的总功耗可低至12mW。

 


图3 UBX-M8030实物图

 

扩展工作电压范围和兼容1.8V及3.0V输入/输出的特性使此芯片适合广泛的用户应用。先进的RF架构和利用主动连续波干扰检测技术的干扰抑制功能,确保了芯片即使在恶劣的 GNSS卫星信号环境下也能提供最佳的定位性能。

 

总结下来两者性能都还是不错的,具体的来看看特性对比吧:

 

 

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