 PND平台与关键元件
在PND产品的系统架构中，主要的单元包括GPS接收器、CPU/GPU、记忆体、显示器、电源管理（PMIC）等，其他的附加功能则可以包括Wi-Fi、蓝芽（BT）及UWB等无线功能，以及AM/FM收音机、行动电视、视讯输入（Video in）等AV影音功能，也可导入硬碟（HDD）、触控面板及外部喇叭输出等功能。请参考（图一）的平台架构说明。以下将介绍GPS接收器和CPU/GPU两大关键元件。
图一 PND平台架构示意图
1. GPS接收器
GPS接收器包括射频（RF）与基频（BB）两大部分，在建置上可採用分离式的晶片组作法，以获得较高的设计弹性，不过，这对系统工程师来说挑战性高，必须有能力调整系统的效能；也可採用整合式的SoC或SiP晶片，以降低採购成本及设计难度，此外，整合式晶片也具有尺寸小的优势。
在运作架构上，RF前端的功能在于将从GPS天线接收到的高频卫星讯号转换为基频可读取的中、低频讯号，基频元件中的相关器（correlator）则会移动频率及电码（C/N code）来比对找出所收到的卫星编号，再依据完整接收的万年历（Almanac）和广播星历（Broadcast Ephemeris）等资料来计算出接收器的所在位置。
今日的接收器已内建愈来愈多的相关器电路（数万个），以加速找出卫星的编号。这些相关器可同时用来比对多颗卫星的电码，一颗卫星的比对称为一个通道（channel），更多的通道意味着相关性比对的速度可以加快。目前一般接收器已可提供12个通道，高阶产品更可提供16个至32个通道。
对于PND设备来说，至少必须得知四颗卫星的位置，才能计算出接收器的位置。获得此一位置的时间称为第一次定位时间（Time to first fix，TTFF），它除了与相关器技术有关外，另一个关键则是要看此PND的启动条件及定位模式。在启动条件上，可以分为三种：一是接收器本身完全无有效卫星资料的冷开机（Cold Start）；一是接收器具有有效的万年历资料、时间和起始位置，称为暖启动（Warm Start）；如果再具有更准确的广播星历资料，则称为热启动（Hot Start）。
冷启动与热启动的定位时间相差甚大，前者必须完整接收来自卫星一週期的卫星资料，才能开始计算位置，所需时间至少需要18-36秒。接收过程中如果出现了任何干扰而导致讯号中断，那就得重新再接收一次。相较之下，如果在PND的记忆体中已有完整且有效的广播星历资料，只要确认目前在头顶上的四颗卫星，即可立即进行定位计算，定位动作甚至可在1秒之内完成。
一般GPS从卫星直接下载星历资料只有4小时的有效时间，当GPS设备关机超过4小时以上时就得重新下载星历资料；Global Locate 公司则发展出LTO（Long-Term Orbit）技术，将星历资料的有效时间延长到2-10天，而此资料为个别卫星的准确广播星历资料，因此此技术又称为「扩充式广播星历（extended ephemeris）」技术。当用户透过网路下载后，在2～10天内可以得到1～10秒的TTFF定位时间。这正是辅助式GPS（Assisted GPS，A-GPS）的优势所在。
在Global Locate A-GPS的架构中，会由GPS全球参考网路（Worldwide Reference Network，WWRN）所建置的基地站来监控卫星的移动，并持续将观测到的资料传送给网路中的中央伺服器，透过此伺服器来计算预测卫星未来的移动位置等资料；这些辅助资料会再传送给通讯网路中的A-GPS伺服器，当具A-GPS功能的终端器寻求辅助资料时，就能透过GSM、GPRS、CDMA或UMTS等行动通讯网路来即时传送，称为连线式的A-GPS。另一种方式是让用户以离线的方式预先下载这些辅助资料，该用户可在他方便的时间透过网际网路或行动网路来进行下载。请参考（图二）。
图二 Global Locate发展的LTO技术示意图
2. GPU/CPU
当GPS接收器计算出用户的位置座标，会将结果送到CPU处，再与地图资料整合，透过LCD萤幕显示出地理上的位置。今日的PND为达到更高阶的绘图显示及影音处理功能，除了採用CPU（通常为ARM）外，也会搭配一颗GPU，此颗GPU的功能也会是PND加值应用功能的关键所在。
今日的PND要求有更高的解析度（WVGA、WSVGA）、3D用户介面、3D建筑物与地标／地形、行动电视、LBS的3D应用（如搜寻、游戏、群组软体、採购等），这些都得靠GPU来完成。其中地图的绘制处理为基本的需求，目前为止PND仍以2D地图的显示为主，虽然已有所谓的3D地图出现，但仍只是简化的3D地形模拟，逼真的3D地图因图资制作的工程耗大，预估还需一段时间才会出现在市场上。除了地图显示外，GPU也被用在使用介面的2D/3D处理以及影音处理之上。
以下将以NVidia的MTM模组为例，来看看今日高阶PND的GPU需要那些支援能力，请参考（图三）。MTM为整合GPU（SC15）、CPU（ARM11）、DRAM、作业系统和驱动程式的模组平台，具有高速、低功耗的3D绘图核心，并支援高效能的OpenGL ES 1.0/1.1规格。它对LCD显示器的支援可达XGA画质，色深可达1680万画素。
图三 MTM导航模组支援功能
在视讯方面，主流的标准包括H.263、MPEG4及H.264等，GPU最好能广泛支援这些规格，而且要能做编码与解码的双向能力。以MTM为例，它能为这些规格提供30fps的标准电视（D1）视讯品质，另外也支援WMV及Real的解码功能。
音讯功能则是PND附加功能的一项重点，因为PND既然是可携式装置，就很适合同时兼具音乐播放的功能。目前市场上的音讯规格众多，其中对MP3及AAC的编码、解码支援是最基本的，差异在于取样速率的高低。其他的几个常见规格还包括AAC+/AAC-LC、AMR-NB/AMR-WB，以及WMA、Real及MIDI等。
此外，GPU的週边介面支援能力，决定了PND的延伸应用能力。以MTM为例，它支援的週边包括WiFi802.11b/g、BluetoothV2.0 EDR、DVB-H解调器、Micro-slot插槽、视讯输入、USB 2.0、FM立体声、麦克风等，可使用触控面板，也可配置硬碟。 | 
