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嵌入式系統導入GPS 建構更生活化應用體驗

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GPS其實並不是新產品,從軍用到開放民用,已經是發展相當長一段時間,早期還是高級轎車才有的升級配備,但現在隨著低價智慧型手機紛紛裝載GPS訊號接收器,個人用戶只要使用手機就能應用導航功能,各式PND裝置也開始出現99美元的超低價格。

GPS全球定位系統,在導入手機與開始於低價裝置上裝載後,其實應用的形態就一直在改變,從早期的專業登山或救援配備,到車用、車隊使用的專業設備,直至裝載於手機持續普及的手機應用,從專業轉向普及的過程,一方面是終端裝置的價格持續探底,而關鍵零組件成本持續壓縮,也讓GPS應用不只能用在找路、導航,還可搭配SNS、打卡達到更生活化的應用。

以GPS定位資訊為基礎的LBS應用服務,可讓使用者利用定位資訊,掌握活動區域有無感興趣的店家資訊。DreamWalk

GPS模組已被重點通訊晶片整合,可讓設備功耗大幅減低,同時又能達到縮短TTFF的設計目標,料件成本也大幅壓縮。Broadcom

手機的GPS導航應用只是整合定位資訊的基本應用,GPS深入生活化的應用型態,才能發揮GPS應用的價值。Nokia

尤其是GPS應用,早期為了達到精準與穩定性,大多是搭配嵌入式系統運行,透過高穩定性的嵌入式系統運作環境,穩定解析GPS定位訊號同時解析定位本地端的地圖資訊,達到快速定位、即時呈現,甚至在後期行動終端的運算能力持續增加,這類導航裝置也開始追加如3D實景呈現或是動態語音助理等加值應用。

一般說來,搭配嵌入式系統的低負載、高效率設計架構,GPS的性能表現已經算不錯,目前定位精準度大多可以達到10~15m誤差範圍,這對一般找路、尋路、導航等應用,已經可以達到足以辨識的應用機制門檻,再者,對消費級應用而言,只要不要增加料件成本,追求極致的精確定位也不見得是正確的商業目標,反而應該思考定位資訊如何加值應用,快速獲利才是產品開發的正確目標。

目前GPS定位資訊,除用來作為PND運行、計算導航路徑的基礎資料外,也有第三方開發者,嘗試以GPS結合更多生活應用,像是LBS應用服務,讓用戶可以隨時掌握GPS座標附近有什麼生活資訊、建議店點,而搭配SNS社群網路的應用加持,用戶還可隨時隨地進行「打卡」post個人座標與參照資料,讓SNS應用豐富生活互動樂趣。

但現有GPS系統仍存在許多限制等待突破,才能改善使用體驗與實際效益,例如,GPS定位為透過接收至少三個衛星的定位資訊,如果用戶處於屏蔽之下或是建築內,接收不了訊號自然就無正確定位座標,相關應用付之闕如。而解決的方案可以利用GSM/3G或LTE蜂巢式無線通訊網絡,進行基地台定位輔助GPS無法收訊區域的基礎定位資訊提供,雖然定位準確度不高,但至少能達到運行機制的最低標準。

除3G等無線網絡的基地台定位技術支援,也可利用行動電話內置的多種MEMS微機電感測器,偵測如使用者步行移動、地磁改變等資訊,參照無線通訊基地台定位資訊也可讓無GPS狀態下的模擬信號數據更加精確。

而影響GPS使用體驗的另一個重要關鍵,即為TTFF(Time To First Fix)首次定位時間,要加速首次定位時間,即可讓定位資料可以儘速鏡射在圖資上,這代表定位服務已經可以使用,TTFF時間更長代表用愈需等待更久,一般行動用戶使用如打卡服務的等候耐心頂多只有15~20秒,超過此時間使用者多半會放棄使用。TTFF時間加速可以利用新的演算法,來加速計算衛星位置資訊,而加強接收天線的效能,也能讓尋星時間縮短,進而協助改善TTFF表現。

另一個問題是成本,GPS應用模組從早期的獨立模組,現在已經成為各大通訊晶片重點搭載功能,整合如AGPS定位資訊接收與解析功能,尤其是通訊晶片整合AGPS定位元件方案,因為同時有無線通訊網絡(基地台定位)資訊支援,而高度整合的系統單晶片,可以另處理時間與TTFF時間更加縮短,不只料件成本降低了,手機的功耗、GPS定位服務體驗各方面表現都能獲得提升。