小米8把雙頻GPS定位作為一大賣點(diǎn)來(lái)宣傳，宣傳的廣告詞是：全球首款雙頻GPS手機(jī)，支持L1+L5雙頻定位，雙頻信號(hào)協(xié)同工作，在城市復(fù)雜環(huán)境中，有效改善導(dǎo)航精準(zhǔn)度。

作為研發(fā)GPS定位器的專業(yè)廠家，對(duì)雙頻GPS定位的精準(zhǔn)度非常關(guān)心。從理論上給出一個(gè)分享。希望使用過(guò)小米8的人更多的分享一下實(shí)際體驗(yàn)。

現(xiàn)在我們做的定位產(chǎn)品很多支持北斗，GPS，GLONASS，準(zhǔn)確的說(shuō)法是三模多頻的，跟小米8使用的博通芯片主要差別在GPS的頻點(diǎn)上少一個(gè)。其實(shí)在信號(hào)好的情況下也可以精確到5米。與小米的GPS雙頻差多少呢？下面從原理上分析一下。

首先我們看看主流衛(wèi)星定位系統(tǒng)的頻率分布圖：說(shuō)的GPS雙頻，就是指GPS的L1，L5頻段。

然后分析一下GPS定位的原理（用GPS的L1與L2頻點(diǎn)舉例，L5頻點(diǎn)調(diào)制原理類似）：

這個(gè)是GPS信號(hào)產(chǎn)生框圖，主要過(guò)程：

導(dǎo)航電文50Hz（就是GPS初始的數(shù)據(jù)，衛(wèi)星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息）–》擴(kuò)頻到1.023M（C/A碼）或10.23MHz（P碼）—》調(diào)制到L1，或者L2上發(fā)射。

GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星（至少4顆星）的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。

要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距（Pseudo Range，縮寫成PR）：當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。

大家熟悉的GPS使用的偽碼主要有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重復(fù)周期一毫秒，碼間距1微秒，波長(zhǎng)約等于于300m（光速30萬(wàn)公里/1.023M=300米左右）；P碼頻率10.23MHz，重復(fù)周期266.4天，碼間距0.1微秒，波長(zhǎng)約等于30m。
民用的C/A碼+電文被調(diào)制到L1頻段發(fā)射出去，軍用的P碼+電文被調(diào)制到L1和L2頻段發(fā)射，2010年開(kāi)始L5頻段給民用，也使用10.23M的頻率擴(kuò)頻原始電文。

這就是下圖小米發(fā)布的L5比L1定位精度高10倍的由來(lái)，但這是偷換概念！

300m（L1使用的C/A碼波長(zhǎng)）與30m（L5使用的碼波長(zhǎng)）只是碼的波長(zhǎng)的10倍而已！

我們通常所說(shuō)的GPS定位精度，不是偽碼的精度，是用戶的真實(shí)位置與GPS得到的位置的誤差距離！

如果按定位精度是單頻的10倍，現(xiàn)在GPS單頻定位精度可以到5米，那GPS雙頻就應(yīng)該是0.5米，現(xiàn)在的條件下，單點(diǎn)定位（不用差分）是達(dá)不到的。

那雙頻定位精度能達(dá)到多少呢？

GPS的定位精度取決與衛(wèi)星（星歷誤差與模型誤差，時(shí)鐘誤差等），信號(hào)傳播（電離層折射，對(duì)流程折射、多徑效應(yīng)等），信號(hào)接收（接收機(jī)天線性能，噪聲干擾等）等綜合因素。GPS定位精度隨著時(shí)間、地點(diǎn)的不同有一定的差別。下圖中SPS（Standard Positioning Service標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)）是民用的，PPS（Precise Positioning Service精確定位服務(wù)）是軍用的。實(shí)際測(cè)試使用的效果比下圖還要好，軍用的使用是雙頻L1與L2頻段，好的條件下可以到2米左右的精度。

小米8使用的是L1，L5雙頻，小米8的雙頻GPS定位精度在信號(hào)好的條件下可以到3-5米。這個(gè)與GPS單頻定位精度5米比，有進(jìn)步，但不是革命性的。所以小米這個(gè)雙頻定位說(shuō)是黑科技，只能嘿嘿了。。。

但是，雙頻定位優(yōu)點(diǎn)還是有的：

1、兩個(gè)頻率可以消除電離層誤差。

不同頻率的信號(hào)通過(guò)相同介質(zhì)的折射率不同。衛(wèi)星同時(shí)發(fā)射了兩個(gè)頻率的信號(hào)，而手機(jī)接收到的時(shí)間卻不一樣，這樣就給了手機(jī)一個(gè)推算大氣層誤差的機(jī)會(huì)，進(jìn)而去消除。

2、 L5的碼片更短，擴(kuò)頻碼自相關(guān)峰更尖銳，理論上有更好的抗多徑性能。

3、 L5的傳輸功率比L1，L2C（也是給民用的）更大。

4、L5采用現(xiàn)代信號(hào)設(shè)計(jì)，包括多種消息類型和前向糾錯(cuò)

缺點(diǎn)也是有的：

1、定位精度提高不明顯。

2、增加了硬件成本，還是要消費(fèi)者買單。

3、L5現(xiàn)在有12顆GPS衛(wèi)星提供服務(wù)，在2024年才可以24顆衛(wèi)星全覆蓋。所以現(xiàn)在使用雙頻，會(huì)出現(xiàn)有時(shí)候工作在單頻的情況。

4、不如直接上GPS三頻（L1，L2C，L5），定位精度可以到亞米級(jí)（1米以內(nèi)），但L2C要在2021年24顆衛(wèi)星全覆蓋，L5要2024年全覆蓋。

以上說(shuō)的都是單點(diǎn)定位，我們GPS定位器，手機(jī)都是單點(diǎn)定位的產(chǎn)品。

與單點(diǎn)定位相對(duì)應(yīng)的，是相對(duì)定位（差分定位）。

單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式，它大多采用偽距觀測(cè)量，單點(diǎn)定位單頻方式精度可達(dá)5米，雙頻方式精度可達(dá)3米。

相對(duì)定位（差分定位）是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法，它既可采用偽距差分（RTD，精度可到亞米級(jí)別），采用相位差分（RTK，精度可達(dá)厘米）。

大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。而手機(jī)，大多數(shù)是在城市環(huán)境下，高樓遮擋以及多徑影響很大。在沒(méi)有差分的情況下達(dá)到3到5米也是很難的。考慮到芯片的功耗等，目前手機(jī)芯片不太適合差分定位。

綜上所述，小米8雙頻GPS只是一個(gè)噱頭，國(guó)內(nèi)首個(gè)使用GPS雙頻定位的手機(jī)這點(diǎn)是沒(méi)錯(cuò)的，但這個(gè)不算什么黑科技，定位精度也沒(méi)有大幅度的提升。如果真的好用，其他廠家買博通的定位芯片就輕松擁有了這個(gè)“黑科技”，根本沒(méi)什么門檻，真正的門檻是自己擁有研發(fā)芯片與OS的能力，這點(diǎn)華為到是一點(diǎn)點(diǎn)的在沉淀，自己的麒麟CPU都出貨都已經(jīng)是億級(jí)的了。小米也投了芯片公司，但都是資本的力量，不是靠自己技術(shù)沉淀下來(lái)的。

小米的營(yíng)銷、整合產(chǎn)業(yè)鏈的能力是一流的，5%的硬件低利潤(rùn)，所到之處，同行都給餓的沒(méi)米了。小米號(hào)稱不在硬件上賺錢，主要靠廣告，軟件互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)賺錢，但現(xiàn)在看，還是連續(xù)幾年都是虧損的，有人會(huì)說(shuō)，亞馬遜20年內(nèi)也是經(jīng)常虧損，也不耽誤成為世界第三大市值的公司，也不耽誤貝索斯成為世界首富。好吧，小米在下一盤大棋，但愿在不久的將來(lái)，可以看到一個(gè)可以盈利的擁有自己核心技術(shù)的真正獨(dú)角獸，不要在出雙頻GPS這樣的“黑科技”了。

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