让可穿戴设备不再迷失于城市森林中

u-blox近日宣布推出其最新的、高度集成GNSS(全球导航卫星系统)技术平台M10，适用于超低功耗高性能定位应用。按照u-blox中国区总经理陈浩珉的说法，在运动手表或资产/生物追踪器等采用极其小巧且需要极长续航时间的应用中，M10定义了全新的定位性能水平。 

全新u-blox M10 GNSS技术平台能同时跟踪多达4个GNSS星座(GPS、北斗、Galileo和GLONASS)的卫星信号。在打开SBAS功能的情况下，与只能实现3个GNSS星座信号接收的M8平台相比，其静态定位精度可从2米提升至1.5米，因此在深度城市峡谷等充满挑战性的环境中具有更高的定位可用性。从下图可以看出，在挑战性稍低的区域，M10和M8有相似的精度，但如果在深度城市环境中，M10表现更好。

值得注意的是，在以往的解决方案中，定位芯片通常会和惯性导航模块封装在一起，用以应对城市峡谷等特殊场景，但此次M10中却并没有封装惯性传感器。陈浩珉对《电子工程专辑》记者解释称，M10单芯片就可将静态定位精度提升0.5米，充分说明同时支持4星座在应对城市峡谷大反射、大干扰的情况时，性能是有显著提高的，因此设计人员并没有考虑使用惯性导航。当然，如果今后在其他应用场景中需要将M10与惯导模块封装在一起，并提供全套算法，这对u-blox来说并非难事。

众所周知，对定位导航芯片来说，定位可信度(Position Integrity)的高低至关重要。这一单词在航空业很出名，现在在其他领域也找到了用武之地，例如利用机器人导航时，设备应留在特定区域内；无人机/无人驾驶飞行器导航时，设备应留在特定区域外；汽车、电动摩托车进入停车场时，车辆应停在特定区域内。可以看出，这些场景需要的不仅是静态接收误差，而是实时的，对预期误差(expected error)范围有一个随周围环境变化的上限。

在M10中，u-blox引入了“防护级别(the protection level)”的概念。该概念由3GPP ITS(Intelligent Transport Systems)工作组定义，旨在提供与不同交通方式和交通管理相关的创新服务，使用户能够更好地了解情况，更安全、更协调、更智能地使用交通网络。数据显示，M10可提供95%的真实定位误差置信度。这意味着，M10在任何时间内都能以95%的置信度实时提供实际定位误差，这种实时的预期误差范围上限的存在，对不同应用程序估计位置的可信度，并根据定位误差范围采取相应行动至关重要。

Super-S也是M10接收机中首次采用的技术。考虑到天线较小或天线位置不佳会导致射频信号强度差，所以u-blox在设计时，通过“弱信号补偿”功能提高了天线较小或天线位置不佳时的GNSS的功耗和精度，有助于将定位信号与背景噪声区分开，即使在卫星信号较弱的情况下也可以捕获定位数据，驾驶测试表明定位和速度精度提高了25%以上。此外，M10还针对北斗和Galileo信号改善了冷启动模式，射频灵敏度提高了3dB，缩短了其完成首次定位所需的时间(TTFF)，进一步降低了系统功耗。

u-blox M10在连续跟踪模式下的功耗为12mW，是前代u-blox米级GNSS定位芯片的1/5，尺寸也减小了35%，若要进一步延长续航时间，用户还可以切换至更先进的Super-E模式，该模式下功耗降低65%，因此非常适用于电池供电型应用。当用户在城市、森林或开阔地带中跑步时，运动手表内置的M10在保持续航时间的情况下，同时又可以保证高精度动态定位。

强大的反欺骗和干扰检测功能也是陈浩珉多次强调的功能，该平台采用了不少久经考验的技术，包括通过原始GNSS数据分析检测欺骗信号、通过使用经过身份验证的信号来抑制欺骗、以及利用干扰检测策略和嵌入式滤波器减轻带内射频干扰的影响。

基于u-blox M10定位平台的首批产品是MAX-M10S GNSS模块和UBX-M10050 GNSS芯片组，两款产品现已上市。先进的辅助GNSS服务AssistNow提供支持，以加速定位和提高精度。根据所需的辅助级别，该服务分为免费和定期付费两种。

陈浩珉说自己其实并不担心集成度越来越高的SoC芯片对独立导航芯片的影响，尽管在手机中95%的手机套片都自带导航功能，但在可穿戴设备、资产追踪、汽车、无人机等更广泛的垂直行业中，市场对独立导航芯片的需求正呈现高速增长态势，SoC芯片厂商的竞争力与专业厂商相比也会出现比较明显的下降。 

“在刚推出M8平台时，我们的策略是希望能够通吃所有应用，但随着客户需求越来越分散化，这一想法开始遇到挑战，所以u-blox很快推出了针对汽车、无人机应用的高性能M9平台，以及面向低功耗物联网应用的M10平台。”陈浩珉表示，日常追踪和可穿戴设备是M10的第一批应用目标，接下来，M10还会在“低功耗+低功耗+低功耗和弱信号+弱信号+弱信号”这样的组合方向上继续寻求扩展，包括“M10+惯性导航模块”应用于共享单车、进一步提高精度的“M10+传感器+一体化天线”方案等，都是公司正在思考的方向。