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導航生活 改善效率
u-blox台灣區總經理江敏楠:

【作者: 王岫晨】   2007年10月20日 星期六

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本社社長黃俊義(以下簡稱黃):隨著應用市場起飛,GPS裝置目前已經漸漸成為炙手可熱的商品。行動產品紛紛內建了GPS導航系統,而各種應用更是方興未艾。U-Blox以GPS產品起家,能否介紹貴公司的發展現況與產品優勢?


《圖一 u-blox台灣區總經理江敏楠》
《圖一 u-blox台灣區總經理江敏楠》

u-blox台灣區總經理江敏楠(以下簡稱江):u-blox是一家總部設於瑞士、以GPS模組起家的導航定位解決方案供應商,10年來在軍事定位、商業追蹤、車用導航、工業品管等GPS應用領域經營有成,一貫秉持高階、精良、創新的設計理念,目前已研發完成自身的GPS晶片產品,突破了兼顧TTFF(Time to First Fix)和定位精確度(Acquisition)的技術難度,即將在2007年第四季正式進入應用市場,屆時勢必引起業界矚目。


事實上,製造GPS晶片的門檻限制並不高,但是要能設計出同時兼顧定位精確以及TTFF的能力,賦予GPS成熟的靈魂,並不是簡單的事情,其中掌握韌體以及定位精確度的技術才是重要關鍵。以微波訊號傳輸定位資料的GPS,未來也將朝向整合同性質但各自獨立的Galileo系統,因此在晶片設計上需提高channel數並加強correlator的輔助效能,以避免定位資料量大造成壅塞並導致TTFF緩慢的問題。再者GPS晶片若要能接收順暢,必須要強化降低雜訊(noise)與功耗、提高靈敏度(sensitivity)、避免環境多重反射干擾(multi-path)以及降低shaving等障礙。


黃:GPS晶片需要高精確度,而u-Blox也將於2007年年底推出第一款產品u-Blox 5,可否介紹此款晶片的特點。而未來的產品發展有何計畫與藍圖呢?


江:新一代u-blox 5晶片是u-blox在調整與Atmel合作關係後,集中資源成功開發的產品。u-blox 5可兼顧TTFF以及定位精確度,能夠支援地面上所有強波器基地台規格,靈敏度驗證後實際值可達-160dBm。u-blox 5能支援50個channels並具備100萬correlators,能有效加強定位資料的運算能力,動態定位每秒輸出資料速度可達4次(4Hz)。


從TTFF技術來看,處於室外首次無下載定位資料的冷開機時間,最慢只需29秒,無干擾環境甚至可達19至20秒,遠超過一般業界35至37秒的標準。在已精確定位、A-GPS輔助條件下熱開機時間,則無需1秒,室內則少於10秒。另外在慣性導航(Dead reckoning)方面,u-blox 5可藉由陀螺儀和測速線,調整方向與速度,確保定位精確度。在開放空間無干擾情況下,u-blox 5的CEP可達95%比例誤差值不超過2.5公尺,在地面強波器輔助下更可將誤差控制於2公尺內,遠超過同業的技術水準。


此外,有別於其他同業需與電信營運商合作增加消費者定位費用的負擔,u-blox發展出自己一套能免費提供消費者使用的A-GPS服務AssistNow系統,提供有效期長達14天的輔助資料,消費者只需不定時地連接到網路更新輔助資料,便能享受在全球各地TTFF少於1秒的衛星接取定位效能。


u-blox在TTFF以及Acquisition的技術優勢,能夠真正滿足消費者在動態定位環境應用可攜式導航裝置(PND)的方便性,並確實保障室內定位的安全性。未來u-blox的策略重點,是以既有高階應用市場的GPS硬體技術優勢為基礎,拉大與競爭對手在接收發送效能的差距,從上往下垂直加強u-blox的GPS精確定位與TTFF技術在消費電子領域的滲透能力,並藉此重整GPS晶片的技術品質。


黃:GPS導航應用產品從高級車用導航,到一般普通的行動裝置都可以具備這樣的功能,消費者究竟如何分別其高階到低階的產品差異?


江:GPS導航應用一般分為汽車應用(Automotive)、行動終端(Mobile Terminal)與基礎設施(Infrastructure)等,行車應用例如交通控制、收費站、車輛導航與車隊定位等用途,行動終端則例如個人隨身導航裝置、方位服務與安全應用等,基礎設施則包括全球時間校對等高階應用。u-Blox主要是專注於高階導航產品的應用市場,與一般消費性產品有所區隔。u-Blox所推出的晶片由於針對高階應用,當然就效能與品質而言是頂級的。至於競爭產品針對消費性市場應用,其產品則以「便宜又大碗」的理念設計,也就是雖然品質較為一般,然而卻具備多樣功能,讓消費者可以便宜的價格享受多種應用。這主要是針對不同市場的產品設計所產生的差異性,因此消費者也可以依據需求選擇適合自己的產品。


黃:GPS定位會產生誤差,且各家產品的誤差值都不相同,請問GPS如何測定其精準度呢?


江:GPS主要是透過衛星訊號,當使用者從一個點移動到另一個點時,根據衛星傳送來訊號來計算移動的距離,其精準度依據每家廠商演算法的不同而有差異,其誤差也會從幾公尺到幾十公尺。而穩定度的測定則是將GPS裝置放置於無遮蔽的空間上,在周圍來往行人車輛的干擾下,在數個小時內觀察其定位點是否移動,並根據移動狀況來計算其精準度。任何一點風吹草動其實都會影響GPS的定位,而u-Blox則提出CEP達95%比例誤差值不超過2.5公尺的保證,這比業界現有的產品規格都來得更好。


黃:GPS容易因為環境產生干擾,而在建築物密佈的城市中尤其嚴重,可否談談GPS定位時最嚴重的干擾因素?


江:GPS的兩大罩門,簡單說就是遮蔽物,以及玻璃。這兩種問題容易導致GPS裝置產生多重干擾,遮蔽物例如鋼筋水泥建築或者鐵棚屋頂等,訊號無法穿過;而玻璃則容易將訊號反射,導致訊號強度減弱。例如在百貨公司或辦公大樓之內,既是鋼筋水泥建築物,又是玻璃外牆,這樣的環境對GPS的訊號接收來說是最惡劣的。而u-Blox敏感度達-160dBm的GPS晶片便非常適合應用於這類的環境當中,即使走進到建築物當中也不會斷訊。


此外,例如在隧道環境中,GPS是無法接收到訊號的。這時候慣性導航的功能也變得格外重要,透過適當的演算法,當車輛進入隧道之後,仍可依據當時車速、方向等估計車輛在隧道中的位置,持續提供導航資訊。這對於在隧道中發生事故後的救災效率是非常重要的,慣性導航可提供更確切的方位,讓救災人員知道事故現場還有多遠距離。


黃:GPS的市場越來越大,也漸漸深入消費者的生活當中。能否就您的觀點,談談GPS未來的應用與發展?


江:對於GPS應用,我必須提出兩點個人的見解。第一是GPS將會改變人們的生活,第二是人們對於GPS應用也將出現預期上的落差。GPS將如何改變人們的生活呢?現在消費者必定都是人手一台電腦、或者擁有兩支手機等配備,而我發現目前的趨勢,是消費者身邊的產品出現越來越多GPS功能,若以應用的量來估算,未來五年內GPS應用將會超越手機,也就是五年後配備GPS功能的設備將會達到十億個以上的市場規模。可以預見汽車會使用、手機會使用、UMPC及MID等行動裝置也將會使用、而筆記型電腦未來也將內建GPS裝置。


當GPS普及之後,未來整個生活型態都會改變,只要行人走到十字路口準備過馬路,不需按扭紅綠燈便能得知有行人要過馬路而自行啟動綠燈讓行人穿越,類似這樣交通控制的功能將只是GPS眾多應用的其中之一,生活中的任何小事都可透過GPS來協助。這樣的應用預計將在五年內急速增加,整個市場也將樂觀可期。


只不過,水可載舟亦可覆舟。GPS是一種工具,人們可以把他拿來做好事,當然也可以用來做壞事。例如用於軍事武器用途上,精準攻擊敵人將造成更大傷亡。因此GPS的發展儘管有廠商利益上得考量,然而若能把這樣的工具應用於更有意義的場合,對GPS開發商來說,更是樂見其成而願意投入。


黃:至於人們對於GPS的應用將會產生預期上的落差,您的觀點又是如何?


江:GPS如此便利,為什麼許多消費者在認知上還是會存在落差呢?其實就如方才所提到的,u-Blox發展的高階GPS產品,僅需一秒的TTFF時間、超低的晶片功耗、支援歐規的Galileo標準、高敏感度、甚至更高的更新頻率(update rate)等,這些功能消費者過去根本沒接觸過。前述更新頻率的重要性在於行車當中,當車輛行駛於高速公路時,一秒鐘的更新頻率對於過快的車速很容易導致駕駛人來不及反應,差一秒就會相差很遠的距離,導致駕駛人錯過交流道或者發生意外等,這樣的情況在國外無速限的高速公路上將造成更大的風險與危機。而U-Blox目前更新頻率已可做到每秒鐘4Hz,可確保駕駛人在高速行車當中,不會錯過道路出口或交流道。


也由於消費者對於過去的標準早已視為理所當然,GPS下載定位資訊需時35秒、更新頻率每秒一次等,市面上的產品性能都差不多,消費者也習以為常,因而對於這樣的應用會產生心理落差,事實上這是很不公平的,因為市場上沒有更好的產品可供比較。現在u-Blox推出全新的高階GPS晶片,當市場上出現了一台下載定位資訊只需一秒鐘、未來可支援Galileo、且在室內使用不會斷訊的GPS產品,讓消費者知道原來GPS的功能可以提升到這樣的程度,才有機會讓消費者對於這些導航裝置的認知改觀。


黃:除了前述所提及,還有什麼因素會影響GPS導航的精確度與普及度?此外,GPS是否能夠進行3D的立體導航?


江:導航裝置除了精確度、演算法與模組的差異之外,圖資檔也是帶動導航裝置普及的重要關鍵。因為圖資檔的細膩度直接關係到是否能夠正確指引使用者到達目的地,如果圖資檔品質不好,在GPS裝置接受到衛星訊號解運算之後,就會出現指示錯誤的情況,例如不同步、速度慢、有誤差等狀況產生。為了避免這種問題發生,晶片必須穩定度高、加上圖資檔精確。令人欣慰的是,目前市面上產品的圖資檔其實都已經具備一定的水準與準確性。而由於海拔高度的問題,導航系統多少都會有誤差的產生,u-Blox則可將這些誤差因素的干擾減至最低。


至於是否能夠做到3D立體樓層的定位顯示,這將會牽涉到很多問題,除了GPS晶片的精確度必須提昇之外,重點仍然在於圖資檔,畢竟經度與緯度的定位對於導航系統來說不是問題,然而欲精確定位所在的樓層,則由於每棟建築物樓層高低各不相同,因此除非圖資檔細膩度足夠,加上高度的定位準確才有辦法進行3D樓層的定位。不過這種3D定位的概念也能為緊急救災提供更好的救援效率,在可預見的未來應該也會出現相關應用。


而GPS結合行動裝置的照相功能,也能提供一種新的導航概念。例如外出旅遊時,在漂亮的景點拍照,照片便會透過GPS系統紀錄該張照片的拍攝地點資訊。隨著這張照片傳送給友人觀賞時,友人也能透過照片得知該處景點的位置,並透過GPS系統直接告知如何到達該景點。這樣便利的導航應用,未來也將普及到消費者生活當中,GPS大幅改變人類的生活型態,不久之後生活將更為便利有趣。


(整理\王岫晨;攝影\陳俊毅)


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