一、GNSS芯片原理与使用基本流程
GNSS（全球导航卫星系统）芯片是所有高精度卫星导航定位终端产品和应用的核心部件，其通常指可以接收由GNSS卫星发射的信号，从而完成定位导航功能的芯片组，主要包含了基带芯片和射频芯片。
1.1 GNSS芯片架构及定位原理
GNSS芯片在结构上主要包括射频芯片、基带芯片、微处理器、电源管理、内存和控制单元、存储器、串口设备、外围接口电路等部分。
GNSS的工作原理：信号送入基带芯片前需要射频芯片进行信号处理，射频芯片负责将卫星接收机接收到的卫星射频信号，经过前置低噪放大器和下变频器后得到模拟中频，经过A/D转换得到数字化的中频信号，将其送入基带数据处理芯片，运行位姿解算算法得到相应数据，最后输出给用户。
1.2 GNSS芯片分类
根据定位误差的大小，GNSS芯片可分为两大类，分别是导航型和高精度型。导航型GNSS芯片定位误差通常在1-10米以上区间内，而高精度GNSS芯片的定位误差通常在1米以下。
1.3 GNSS芯片关键性能指标
GNSS芯片关键性能指标包含支持的卫星定位系统种类及频段、是否支持定向，是否支持RTK定位等，一颗高精度的GNSS芯片需要了解以下相关性能指标。
二、GNSS芯片产业链
2.1 产业链结构
GNSS芯片产业链核心环节包括上游的GNSS芯片、板卡/模块，中游的产品及解决方案，以及下游的GNSS运营服务。
在GNSS产业链中，底层基础设施为空间卫星导航系统及各类增强系统，中游GNSS终端厂商集成上游基础器件如GNSS芯片、板卡/模块、软件、天线、结构件等形成高技术终端产品。
2.2 产业链核心环节及企业
GNSS产业链上游核心环节为GNSS芯片、板卡/模块，该环节为技术含量较高的环节。目前，高精度GNSS芯片、板卡/模块的主要厂商包括司南导航、和芯星通、天宝（Trimble）、诺瓦泰（NovAtel）、优北罗（u-blox）等；
中游产品及解决方案是通过终端产品或软硬件集成的系统解决方案来加以实现，其产品主要包括高精度GNSS接收机及GIS数据采集器等，解决方案包括形变与安全监测系统、车辆自动驾驶系统、驾培系统等，国内主流的产品及解决方案厂商有司南导航、南方导航、华测导航和中海达等。
下游运营服务主要是通过建设地基增强系统提供的卫星信号增强服务以及基于各种技术和产品的应用和运营服务，国内代表厂商包括千寻位置、中国移动、六分科技等。
2.3 其它厂家
华大北斗、华为海思、展讯通信、华力创通、振芯科技、华信天线、佳利电子、移远通信，国蝶。
三、GNSS芯片选型
3.1 定位芯片
3.1.1 和芯星通 UM980
3.1.2 U-blox F9P
基本参数
RTK定位时间与输出频率（不同GNSS模式对比）
RTK收敛时间（不同GNSS模式对比）
RTK定位精度（不同GNSS模式对比）
PPP-RTK定位精度（不同GNSS模式对比）
3.2 定位定向芯片
3.2.1 和芯星通 UM982
GNSS定位过程中存在不同定位模式，即可通过单个卫星定位系统，比如BDS进行定位，也可同时接收多个卫星定位系统同时进行定位，一定程度上可提升系统稳定性。在不同定位模式下，相应的定位性能指标也有所不同。
载波相位差分是对同一卫星定位系统的单个频段的载波相位差分计算，不是对不同频段或不同卫星系统进行载波相位差分计算！
所以RTK定位可以分为单频，双频，全频载波相位差分计算，支持的频段越多，抗干扰能力越强，避免单个频段被干扰了就无法使用。
这样某个频段被干扰了，其它频段的定位信息也可以使用，提升系统稳定性。
四、GNSS天线选型
4.1 GNSS天线频段选择
GNSS天线选型过程中需要考虑天线能够接收的频率范围和信号增益。
频率是否支持四星全频。其中四星代表不同的卫星导航系统，如北斗、GPS、伽利略、格洛纳斯，全频是指是否支持多个频段，如L1/L2/L5，B1/B2/B3等。
RTK定位可以分为单频，双频，全频载波相位差分计算，支持的频段越多，抗干扰能力越强，多个频段避免单个频段被干扰了就无法使用。所以RTK定位的天线最好是四星全频天线，这样某个频段被干扰了，其它频段的定位信息也可以使用，提升系统稳定性。
GNSS天线接收信号频率范围有多种，不同的GNSS天线分为导航型和高精度型，其中导航型一般都是单频，少数支持多频，而高精度型包含多频和全频，GNSS天线能接收的频段不能少于GNSS芯片能接收到频段。
下图是网上某家GNSS天线截图，可以看到不同的天线的对应频率范围和产品增益不同。
4.1.2 GNSS天线增益选择
GNSS天线尽量选择增益较大的天线，能提高信噪比。
GNSS天线一般有两个增益，分别是LNA增益和产品增益。
LNA增益指的是低噪声放大器（Low Noise Amplifier, LNA）对输入信号进行放大的能力，天线的LNA是有源增益，LNA增益的主要作用是将非常微弱的射频信号放大到一个更高的电平，同时尽可能减少额外噪声的引入，通常以分贝（dB）为单位表示。
dB（decibel，分贝）是一个相对值的单位，用于表示功率或信号强度的比值，它不能单独表示绝对值，只能表示两个功率之间的比值，通常用于比较两个功率的大小。用于信号强度的对比，如放大器的增益、线缆的衰减等
dBi是天线增益的一种单位，表示天线相对于各向同性天线的增益，dBi中的“i”表示“isotropic”（各向同性）。
各向同性天线是一种理论上的天线，它在所有方向上均匀辐射（功率均匀分布在一个球面上），作为dBi的参考基准。
1. dB 与 dBi 的主要区别
| 特性 | dB | dBi |
|---|---|---|
| 含义 | 信号功率的相对比值 | 天线增益相对于各向同性天线的比值 |
| 基准 | 无固定基准，可根据上下文决定 | 参考基准是“各向同性天线” |
| 类型 | 相对单位 | 绝对单位 |
| 用途 | 表示增益、损耗、对比值等 | 描述天线的方向性增益 |
| 例子 | 功率放大器增益、信号损耗 | 天线的定向辐射能力 |
2. 典型使用场景对比
-
dB：
- 放大器的增益，例如“增益为20 dB”。
- 信号路径中的损耗，例如“路径损耗为-3 dB”。
- 信号强度变化，例如“信号提升了10 dB”。
-
dBi：
- 描述天线的方向性增益，例如“天线增益为6 dBi”。
- 用于比较不同天线的性能，例如“高增益天线具有9 dBi的增益”。
4.2 GNSS天线种类
GNSS天线的种类根据其结构、工作原理以及应用场景的不同可以分为多种类型，在自动驾驶和机器人领域常用的GNSS天线可分为两大类，分别是陶瓷天线和四臂螺旋天线。
4.2.1 陶瓷天线
陶瓷天线由陶瓷材料制成，表面通常会镀上一层金属材料，具有较好的温度稳定性和抗干扰能力，其结构紧凑，适合空间受限的应用。
陶瓷天线精度较高，但容易被影响，搜不到星，搜星速度不如四臂螺旋天线。
陶瓷天线典型的应用就是GNSS蘑菇头天线。
4.2.2 四臂螺旋天线
四臂螺旋天线由柔性电路板（Flexible Printed Circuit Antenna，FPC）制作，通常为聚酰亚胺（PI）或聚酯薄膜材料。这种天线灵活性好，可以弯曲或折叠，适合嵌入式应用。
四臂螺旋天线可接收反射的GNSS信号，其精度比陶瓷天线会略微低一些，但搜星速度和定位收敛会更快。
四臂螺旋天线（Four-arm Spiral Antenna） 之所以叫这个名字，是因为它的结构设计上包含了四个螺旋状的“臂”，这些“臂”从天线的中心向外螺旋排列，形状类似于螺旋状的曲线。
4.3 GNSS天线厂家推荐
淘宝上北天的天线，似乎不太行。
大的蘑菇头天线效果是最好的
华测、华信的天线，未尝试过。
参考博客
GNSS芯片行业研报：https://pdf.qs180.cn/pdf1/241108/H3_AP202411071640771096_1.pdf1731011574000.pdf
u-blox的F9P-05B数据手册：https://content.u-blox.com/sites/default/files/documents/ZED-F9P-05B_DataSheet_UBXDOC-963802114-12824.pdf
