GPS无法定位？一定要排查的情况来啦~

社群又有新朋友着急来问：

我的GPS无法定位啊，怎么破？…

做开发哪有不踩坑的，你并不孤独。

本文特别分享无法定位最常见的四种情况，希望能帮到有类似定位应用项目的朋友们，更快地排查出问题所在。

一、在室内做GPS定位

为什么开发板不能在室内使用GPS定位？

为什么手机可以定位，模块无法定位呢？

——这究竟是为什么呢？

很多开发者在测试GPS的时候，总是发觉无法定位，甚至无法搜星。

经过技术支持的解答才明白：

只有戒掉懒癌，去室外测试，才能有良好的效果。

究其原因，还是GPS的原理所致：

以最简单的几何来说，两点确定一条线，三个点确定一个面。那么逆推一下，就是三个点确定一个位置（基站定位的原理）；四个点确定精确位置（含高程）。

导航卫星不断地向地球发射导航电文（卫星的速度、角速度、空间相对位置等信息），GPS芯片收到不同卫星的数据后，进行解算，就能得到当前接收器在地球的绝对位置了。

根据三点定位的原理：同时使用3颗卫星，可以实现2D FIX（不含高程）；只有同时使用4颗或以上的卫星，才能实现3D FIX（含高程）。

不过凡事都有例外：

如果开发者在飘窗进行测试，会搜到卫星，甚至超过4颗，但是仍然无法定位。

这是为什么呢？

这是因为GPS天线的“可视角”有限，而这片星域的卫星角度相距太近，间隔太小，无法精确解算，故此无法实现定位。

GPS卫星运行在距地36000KM的轨道上，信号强度相当弱。GPS卫星的功率有多大？

GPS的民用C/A码从卫星发出来的时候信号只有27W左右，达到地球的时候在-158.5dBW以上。

用对数形式表示可能不直观，换算成十进制：

——等于将近0.0000000000000001W

相当相当小。所以，只有室外开阔的、无遮挡、晴好的地方，才能搜到更多的卫星，SNR值更高（阴天都会有影响哦），GPS芯片才能更快、更好的实现定位。

而室内是没有GPS信号的：所以不论开发者如何调整代码、修正天线，都无法实现GPS定位。

如果开发者懒癌爆发，不想去室外测试怎么办呢？

不用担心，万能的淘宝给大家带来了福音：

不过，有的开发者肯定要反驳我：
为什么我的手机在室内就能定位，而且特别准呢？这个问题的答案很简单：
——手机使用的是多重定位。如果要单纯的测试手机的GPS定位，需要这样做：
首先“三清”，仅打开GPS，然后拔卡，飞行模式，再用专业软件如GPS Test+试一试，你就明白啦~~这种情况下，室内，手机也是无法定位的：

所以说，手机在室内之所以可以定位，实际上是它不仅使用了GPS——还使用了很多其他的辅助定位技术，如LBS（基站定位）、Wi-Fi（Wi-Fi定位）、BLE（蓝牙）等。

至此，开发者应该可以明白在室内为什么手机可以定位，而开发板无法定位了。

PS：如果有手机同样的预算，开发板也能做到同样的“室内定位”效果。

二、天线使用问题

2.1 有源/无源天线混淆

有部分开发者经常遇到，自己去了户外，按理说应该在35s左右就能定位成功了啊，怎么自己一两分钟都没几颗星，等了10多20分钟依旧还是定位不成功？同步对比手机，发现差距不止一点点。

此时应该先检查GNSS天线设计问题：

看看自己是不是将有源天线插给了无源天线预留的底座，或者无源天线插给了有源天线预留的底座。

2.2 天线设计问题

更多客户遇到的，不是户外定位不到，而是户外定位速度极其的慢的问题，常见于无源天线（因为无源天线对结构、PCB、走线要求都比较高）。

如果自己设计没有注意下面几点，是很有可能定位不到/定位极其的慢的。

2.2.1 无源天线设计注意事项

1）天线朝向

我们的GPS模组上均内置18dBm增益的GPS LNA，可以直接将陶瓷介质的无源天线焊接在模组的GPS_ANT PIN脚处使用。

产品布局的时候，GPS陶瓷天线朝上摆放；模组可以放到PCB的另一面。这样就可以做到GPS_ANT PIN到天线焊盘走线尽可能短。

2）匹配电路

如果天线焊盘离模组的GPS_ANT PIN脚很近，那么可以不预留匹配电路。

如果由于结构等其他原因造成GPS天线远离模组的GPS_ANT PIN，那么建议预留pi型匹配电路。

模组GPS_ANT PIN到GPS天线焊盘之间走线必须做50欧姆特性阻抗控制；如果是多层板，建议阻抗线走L1层，L2层镂空参考L3的地。2层板走线线宽可以参考GSM天线部分走线线宽。

3）走线处理

天线下方不要走线，并做漏铜处理做天线的反射面。

4）天线高度

天线周边不要有干扰源，特别是DCDC等器件；另外周边也不要有比GPS天线高的金属器件。

2.2.2 有源天线注意事项

有源天线构造与实物，参见下图：

1）PCB尺寸对天线性能的影响：承载陶瓷天线的PCB形状及面积。由于GPS有触地反弹的特性，当背景是7cm×7cm无间断大地时，patch天线的效能可以发挥到极致。虽然受外观结构等因素制约，但尽量保持相当的面积且形状均匀。另外放大电路增益的选择必须配合后端LNA增益；一般不建议有源天线增益超过29dBm，否则信号过饱和可能会导致自激。

2）内外置天线兼容和供电处理：参考电路是Air800模组的开发板M4，R5和R6是为了兼容陶瓷PATCH天线和有源天线做的共PAD兼容设计；L6和C38是有源天线供电电源滤波电路。原理图部分如下图：

GPS模组使用外置天线时的供电处理，PCB部分如下图：

2.2.3 GPS天线选型建议

1）选择大尺寸陶瓷天线：

在终端结构空间容许，能够统一保证GPS天线面朝上的安装使用状态；并且周边没有大的金属物件遮挡的情况下，建议使用GPS陶瓷天线，在空间容许的情况下尽量选择大尺寸的陶瓷天线。

2）选择FPC天线情况：

在不能保证终端使用状态，且空间受限：比如手机，带定位功能的胸牌；建议使用FPC天线

3）选择有源天线：

在明确终端安装环境恶劣，并且对GPS性能有较高要求的；建议使用GPS有源天线；

4）选择外置棒状天线：

在不能保证产品安装使用状态，但是空间不受限制，也可以选择类似于GSM的外置棒状天线。

2.2.4 对天线厂家的要求

1）VSWR：

GPS天线电压驻波比一般要求调到1.5左右；

2）Efficiency：

效率一般要求在40%左右；

3）Average Gain：

平均增益要求在-0.5dB；

4）OTA：

一般天线厂大多不具备GPS 天线OTA测试环境，天线调试好后可以以实际测试数据做标准来衡量。

一般我们GPS实测时要求是：

可用于定位卫星颗数大于6颗以上，最强的信号在45 dB/Hz左右，要有3颗卫星信号大于40 dB/Hz。

三、星系切换问题

有很多用户遇到过，模组默认固件，只打开GNSS电源，35S左右就能定位到了，但是切换成单北斗，就需要2分钟多甚至更长时间才能定位成功。

首先明确一点，我们大多数模组，均使用的单频(L1)GNSS芯片，所以内部能搜到的北斗卫星，只有B1C或者B1I，这两个频段的北斗卫星。

由于北斗卫星为高轨卫星，在同一片区域内，卫星数可能不会很多，实测在我家附近的广场上，单频(L1)GNSS芯片，只能搜到这几颗北斗卫星。

所以，在明确自己是真正需要单北斗/单GPS或者其他星系前，尽量不要将模组切换为单星系状态。

如果客户对单北斗需求非常明确，建议选择真正的单北斗芯片，杜绝后患。因为很多单北斗应用是需要进实验室过多项认证的，使用多星系GNSS芯片，有极大概率过不去单北斗的认证。

四、外部干扰源问题

此种情况不能说常见，但是确实客观存在。

之前有部分客户就遇到了，在他们公司附近一直定位不到，但是客户放在自己小区前面广场上就能定位成功。

查看地图得知，客户的公司附近，有"中国军工"单位，不只是GNSS定位不到，偶尔自己的手机5G/4G信号也没有，此种情况定位不到的原因不言而喻了。

不过还有少量客户遇到的干扰源还是比较明显：

例如只针对GPS频段发射的干扰源，此时切换为单北斗模式，即使是单频模组，在部分情况下，还是能够正常定位成功的。

今天的内容就分享到这里了~

审核编辑 黄宇