（文/Florian Bousquet/u-blox定位產品中心市場開發經理）

將全球定位技術用到可穿戴便攜式設備中具有許多優點，可實現廣泛的應用。也許單個最大的應用領域是個人健身器材，資產追蹤也是應用較廣泛的領域。然而，雖然應用領域不同，所有此類設備的一項共同特征是它們的尺寸；它們都需要具有尺寸小、不顯眼和方便易用的特點。它們的便利性主要以在需要時提供準確定位數據的能力進行衡量，這也會隨應用而有所不同。

因為這些設備都很小并且是便攜式的，所以它們還需要以低功率運行。這就為開發人員帶來了挑戰，因為獲取和解碼GNSS信號需要較高功率，主要由可用信號的強度決定。信號強度通常以載波噪聲密度或C/N0來表示，代表載波信號的功率除以噪聲的功率，單位為dBHz。因為可穿戴設備很小，其天線也必須很?。幻黠@小于車導航系統或智能手機等其它類型GNSS信號接收設備中使用的天線。使這一本已頗具挑戰性的情況更加復雜的是，信號幾乎肯定會受到即時環境中的因素的進一步影響，例如設備所附的東西、使用的地點（例如在健身房中）或佩戴者/資產的持續運動等。這些因素要求具有更大的處理資源，從而導致更高的功耗，縮短了電池充電或更換之間的運行時間。 

因為增加載波功率不是可選選項，克服這些挑戰的一方面是使接收機更高效地工作，為相同或更少的系統功率提供更高的性能。一種流行的技術是對接收機進行負載循環，使其僅在短時間內消耗功率。雖然這種技術在位置不常變化的情況下運行良好，但不適用于所有應用。更好的解決方案是使接收機更能根據條件適應其功能。這正是u-blox首創的超級高效（或Super-E）模式所具有的功能。與u-blox開發的在全功率下運行的其它GNSS接收機相比，Super-E模式可以將系統功率降低3倍，同時在任何環境中提供類似的位置和速度精度。30分鐘跟蹤的平均功耗小于20mW，瞬時跟蹤小于10mW。具有Super-E模式的接收機能夠在約90%的時間內保持超低功耗操作模式，大大延長了便攜式設備的電池壽命。

采用Super-E模式的首款GNSS芯片是UBX-M8230-CT，其針對便攜式和可穿戴應用進行了優化。除了直接控制外部LNA的占空比外，芯片還通過存儲導航數據來最大限度地減少主機應用處理器的活動，從而使應用處理器保持深度睡眠模式更長時間。從6個或更多個衛星接收信號時，該設備始終保持Super-E模式，僅當可用信號少于6個時才恢復到全功率模式。由于能夠同時從GPS、GLONASS和北斗衛星系統接收信號，其在任何給定時間內接入六顆或更多顆衛星的能力高于市面上大多數其他GNSS接收機，是節省電力的重要有利因素。

為了驗證Super-E模式的優勢，u-blox進行了廣泛的現場試驗。GPS、Galileo、GLONASS和SBAS L1信號在現實環境中直接從在典型城市和郊區佩戴的運動手表的天線上記錄。這樣一來，就會在城市情景下獲得30 dBHZ（前5顆衛星）的信號強度，郊區情景下獲得26 dBHZ的信號強度。為了評估，還使用包括采用測量級天線的雙頻接收機的移動測試系統記錄參考位置和速度數據，其定位精度約為1m。從手表獲取的射頻信號記錄被傳送到首先以連續模式，然后以Super-E模式工作的11個接收機，以對兩種模式做出有效比較。在接收機的電源引腳處測量功耗，同時根據精密實驗室級測試設備提供的精度測量定位精度。 

表1顯示了在郊區環境中測量的測試結果，而表2則顯示了在城市地區獲得的結果。在這兩種情況下，更新速率均為1s。可以看出，Super-E模式的省電效果很明顯，同時提供的結果也比較精確。唯一的例外是由于跟蹤順暢度導致的城市環境中Super-E模式的平均距離精度。然而，這一短板在后期處理中很容易補救。

表3和圖1中所示的結果是將接收機配置為在全功率模式下每分鐘提供一次定位，用于以犧牲精度為代價延長電池壽命的應用。對接收機在Super-E模式下運行1s和10s進行了測量，時間同為60s?？梢钥闯觯瑢τ谙嗤南到y功率，與全功率運行的接收機相比，運行10s時，Super-E模式以95%的置信度提供明顯更好的平均2D精度，并且在運行1s時，可提供顯著降低的系統功率要求和相當的精度。

可穿戴設備的采用部分取決于定位數據的集成，并且隨著更多使用案例的出現，需要以更高的頻率和精度提供定位數據。由于負載循環已經成為許多可穿戴應用的過時和限制功能，因此目前需要提供情況下在實際具有挑戰性的應用中具有更好的性能且在不影響功能的解決方案。只有配備Super-E模式的GNSS接收機才能提供正確的功率和性能組合。