8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Микросхема gps – Обзор рынка микросхем и модулей для спутниковой навигации

Сверхчувствительные GPS-модули

 

 

 

На сегодняшний день российскому разработчику доступно несколько десятков встраиваемых GPS-модулей различных производителей. Ему необходимо лишь выбрать тот приемник, который будет удовлетворять его требованиям к чувствительности, цене, конструктиву и т.д. Но чтобы сделать правильный выбор, необходимо следить за ситуацией на рынке, новинками и тенденциями развития. Cтатья содержит информацию о последних разработках компании EverMore в области OEM-решений GPS.

О компании

Тайваньская компания EverMore с момента своего основания в 1998 году ориентирована исключительно на GPS-продукцию. За 10 лет существования ей удалось накопить приличный опыт и обзавестись весомой номенклатурой. Это один из немногих производителей GPS-продукции, имеющих свой собственный чипсет. В сферу деятельности компании входит производство наборов микросхем, встраиваемых GPS модулей, даталоггеров, законченных персональных навигаторов. Развивая собственные технологии, EverMore не отстает от времени и использует в своих изделиях лучшие разработки в области GPS. Помимо собственного чипсета, компания применяет такие передовые технологии как Sirf Star III, Antaris 4, Nimerix. Подобный подход предоставляет продукции EverMore очень широкие возможности и позволяет составлять конкуренцию лидерам рынка GPS, а так же удовлетворять потребности самых специфических задач в области навигации. Благодаря этому, несмотря на малоизвестность в России, компания имеет большое количество клиентов в Юго-Восточной Азии, Европе и США. При этом качество продукции, так же как и процесс производства, включающий в себя разработку, сборку и тестирование, отмечены сертификатами ISO 9001/14001, QS-9000.

EverMore и ANTARIS 4

Недавно компания представила новые OEM-модули: EB-A801 и EB-A802-P. Их внешний вид представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Внешний вид модулей EB-A801 и EB-A802-P

В основу данных модулей заложен чипсет ANTARIS 4, разработанный совместными усилиями компании U-Blox и Atmel. ANTARIS 4 представляет собой базовую технологию обработки навигационных сигналов. Она обеспечивает отличные навигационные характеристики в любых условиях, в том числе в зонах с ограниченной видимостью небосвода или же в зонах со слабым сигналом. При этом точность определения координат поддерживается на одном уровне. Это достигается применением большого количества корелляторов, параллельно обрабатывающих принимаемые сигналы, а также специального алгоритма интегрирования. Кроме всего прочего, чипсет ANTARIS 4 имеет на борту встроенный температурно-скомпенсированный кварцевый генератор (TCXO). Все это позволяет принимать и обрабатывать данные при уровне сигнала, приближающемся к -159 дБм. Кроме того, ANTARIS 4 обеспечивает очень низкое энергопотребление. Данный факт делает устройства, основанные на этом чипсете, чрезвычайно привлекательными для различного рода автономных приложений, где фактор экономичности в большинстве случаев является определяющим. Чипсет ANTARIS 4 включает в себя набор микросхем. В него входят малошумящий усилитель входного сигнала, микросхема приема и обработки радиосигнала и микросхема анализатора группового сигнала. Наличие такой конфигурации позволяет создавать законченные малогабаритные GPS-модули, не требующие дополнительных внешних элементов. На рисунке 2 представлена типовая архитектура GPS-модуля, построенного на базе технологии ANTARIS 4.

Рис. 2. Типовая архитектура GPS-модуля, построенного на базе технологии ANTARIS 4

Особенности модулей

Опираясь на вышесказанное, можно сделать вывод, что модули EverMore EB-A801 и EB-A802-P, основанные на чипсете ANTARIS 4, обладают всеми преимуществами технологии. Благодаря тому, что модули включают в себя малошумящий усилитель входного сигнала, они способны работать как с активной, так и с пассивной антенной и показывать отличные характеристики. Большим достоинством является наличие встроенного USB-порта. Это устраняет потребность в дорогом serial-to-RS-232 или serial-to-USB-преобразователе, что делает модули plug-and-play совместимыми с любым PC окружением.

Потребление модулей EB-A801 и EB-A802-P очень мало. Оно составляет всего 39 мА. Этот параметр можно снизить еще больше благодаря поддержке функции FixNOW. При включении данной функции модуль отключается при пропадании GPS-сигнала и включается через заданные промежутки времени для повторных попыток «захвата» сигналов спутников системы позиционирования. Кроме того, возможно устанавливать принудительное отключение и включение модуля при наличии хорошего сигнала. Это полезно в тех случаях, когда не требуется частое определение координат. Таким образом, можно снизить потребление приемника до 80 мкА и увеличить срок службы устройства в автономном режиме.

Модули EB-A801 и EB-A802-P не требуют дополнительной инициализации. Передача GPS-данных осуществляется сразу же после включения. Поддержка специального бинарного протокола UBX позволяет конфигурировать режимы работы выходных портов, типы выдаваемых сообщений, получать «необработанные данные», включать режим быстрого «захвата» или режим повышенной чувствительности. Оба модуля обеспечивают формирование высокоточного импульса в секунду (1 pps), синхронизированного со Всемирным скоординированным временем (Universal Time Coordinated, UTC).

Особенность технологии ANTARIS 4 такова, что модулям, основанным на ней, не требуется дополнительные внешние элементы. Типовая схема включения модуля EB-A802-P в минимальной конфигурации показана на рисунке 3. Для ее функционирования достаточно подключить антенну, микроконтроллер и подвести питание. В случае применения активной антенны необходимо подать питание на предназначенный для этого вывод.

Рис. 3. Типовая схема включения модуля EB-A802-P в минимальной конфигурации

Интересной особенностью модулей является поддержка технологии SBAS (спутниковая подсистема дифференциального сервиса). Данная подсистема включает в себя несколько технологий: WAAS, EGNOS, MSAS. Все они поддерживаются модулями. Назначение SBAS — увеличение точности определения с помощью дифференциальных поправок, передаваемых через сеть геостационарных спутников. Эти спутники передают сигналы на частоте L1, на которой вещают все спутники системы GPS. Данная система позволяет увеличить точность определения координат до 2 метров.

В целом параметры модулей EB-A801 и EB-A802-P одинаковые. Они приведены в таблице 1. Основное отличие заключается в меньших размерах EB-A802-P и наличии у него встроенной EEPROM (ППЗУ). Это позволяет сохранять данные и конфигурацию приемника при выключении питания, а в случае необходимости производить обновление программного обеспечения.

Таблица 1. Базовые технические характеристики GPS-модулей различных производителей

Характе-
ристики
Модули
Наименова-
ние/Произво-
дитель
EB-A801/
Evermore
EB-A802-P/
Evermore
LEA-4H/
u-Blox
LR 9548S/
Leadtek
A1080-A/
Tyco
Чипсет ANTARIS 4 ANTARIS 4 ANTARIS 4 SiRF Star III SiRF Star III
Количество
каналов
приема
16 16 16 20 20
Чувствитель-
ность, дБм
-158 -158 -158 -159 -159
Время опреде-ления коорди-
нат
TTFF, с
Горя-
чий старт
3,5 3,5 <3,5 1 1
Теп-
лый старт
33 33 33 38 32
Холод-
ный старт
34 34 34 42 35
Точность, м
(доверитель-
ная вероят-
ность, %)
<15 (95) <15 (95) 2,5 (50) 10 <10 (50)
Протоколы NMEA, UBX, RTCM NMEA, UBX, RTCM NMEA, UBX, RTCM NMEA; SiRF Binary NMEA
Антенна пассивная
или
активная
пассивная
или
активная
пассивная
или
активная
активная активная
Последова-
тельные порты
1xUART; 1xUSB 1xUART; 1xUSB 1xUART; 1xUSB
2xUART
1xRS232
Поддержка DGPS/SBAS + + + + +
Сигнал 1 pps + + + + +
Напряжение
питания, В
3,0…3,3 3,3 ±0,1 2,7…3,3 3,3…5,0 3,0…3,6
Максимальный
ток потребле-
ния, мА
39 39 39 49 36
Диапазон
рабочих температур, °С
 -40…85  -40…85  -40…85  -40…85  -30…85
Размеры, мм 24,0×20,0×2,6 22,4×17,0×3,0 22,4×17,0×3,0 24,0×20,0×2,9 16,2×19,0×2,4

Сравнение модулей EverMore с другими популярными GPS-приемниками

Для сравнения возможностей модулей EB-A801 и EB-A802-P EverMore рассмотрим базовые технические характеристики приемников GPS ведущих российских производителей. Микросхемы Antaris 4 применяются многими производителями GPS-модулей. В первую очередь это компания U-Blox — один из создателей данной технологии. Технические параметры самой популярной модели LEA-4H приведены в таблице 1. Модули обладают всеми преимуществами технологии: высокой чувствительностью (-158 дБм): малым энергопотреблением, возможностью работы как с активной, так и с пассивной антенной. Точность определения координат составляет 2,5 метра при доверительной вероятности 50%. LEA-4H так же имеет встроенный USB порт. Еще одной популярной технологией является SiRF Star III. Этот чипсет используют такие производители как Tyco и Leadtek. В таблице 1 приведены технические параметры GPS-приемников базированных на SiRF Star III. Это LR 9548S от Leadtek и A1080-A от Tyco. Эти модули обладают отличной чувствительностью (-159 дБм). Прием ведется по 20 каналам. Благодаря большему количеству корреляторов данные модули способны быстрее обнаруживать сигнал. Время «горячего» старта достигает всего 1 секунды. Однако, потребление у них несколько выше, чем у модулей U-Blox и EverMore. Хотя надо сказать, что модуль A1080-A от Tyco сам по себе потребляет всего 36 мА. Но он способен работать только с активной антенной (так же как и LR 9548S от Leadtek), потребление которой достигает 50 мА. В результате суммарные энергозатраты возрастают. Недостатком также можно считать отсутствие порта USB у обоих производителей.

Сравнив базовые технические характеристики модулей от компании EverMore с продуктами лидеров среди производителей GPS, мы видим, что они нисколько не уступают фаворитам. И вполне могут заменить их. При этом они оказываются дешевле своих именитых собратьев. Необходимо отметить, что модуль EB-A802-Р является pin-to-pin совместимым с популярным LEA-4P от U-Blox. Но с чувствительностью как у LEA-4H.

В заключение можно сказать, что модули EB-A801 и EB-A802-P от EverMore обладают характеристиками, делающими их идеальными для применения в различных автономных приложениях, в автомобильной и персональной навигации. Простота включения, миниатюрность и отсутствие внешних элементов позволяют значительно сократить финансовые и временные расходы на создание конечного изделия. Особенности миниатюрного конструктива позволяют осуществлять как автоматический, так и ручной монтаж, что применимо в мелкосерийном производстве. В сочетании с демократичной ценой модули EB-A801 и EB-A802-P от Ever More являются наилучшим выбором для тех, кто хочет получить лучшие технические характеристики при минимальных затратах.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка —
e-mail:
[email protected]

GPS-модуль со сверхнизким потреблением

Компания EverMore анонсировала новый GPS-модуль EB-E36-LP, потребляющий всего лишь 16 мА! EB-E36-LP представляет собой одноплатный 12-канальный GPS-приемник, предназначенный для производителей собственных портативных OEM-решений в области морской и сухопутной навигации, требующих хорошей производительности при низкой стоимости. Приемник работает в диапазоне температур от -40 до 80°С и имеет размеры 45х31 мм. Специальная версия GPS-модуля для авиационных применений позволяет выдавать координаты с частотой 5 раз в секунду. GPS-модули EB-E36 построены на базе собственного чипсета компании EverMore.

Наши информационные каналы

Рубрика: статья Метки: GPS

О компании EverMore Technology

EverMore Technology Inc. основана в 1998 году в Синьчжу (Тайвань). Основной целью была разработка и производство современной, надежной и дешевой GPS-продукции для мирового рынка бытовой электроники. EverMore — это инженерная компания, не имеющая собственных производственных мощностей, ориентированная, прежде всего, на научно-технические исследования и разработку новых моделей. Производство размещено на контрактных предприятиях в Китае, Тайване и Малайзии. Изделия EverMore защищены десятками п …читать далее

www.compel.ru

GPS модуль EB-500 / Деталька / Сообщество EasyElectronics.ru

Давно хотел пообщаться с космосом и наконец решил прикупить соответствующее железо. После вдумчивого поиска выбрал EB-500. Почему именно его? Большое число каналов (66), дешевый (500р), можно легко купить, практически не нужна внешняя обвязка и вполне паябельный корпус.
Всю статью разделю на 2 части: железную, с описанием самого модуля и платы и софтовую, с описанием зачем нам этот модуль вообще нужен.

Железо
Есть 2 типа модуля EB-500 и EB-500L. Отличаются они тем, что в EB-500L отсутствует LNA (Low Noise Amplifiers) в результате чего этот модуль может работать только с активными антеннами.
Схема модуля взятая из его даташита:

Как видно для работы девайса достаточно всего 5 конденсаторов.На вход VIN_3V3 (13) подается напряжение питания от 3.0 до 4.2В. Светодиод служит для индикации фиксации положения. При поиске он горит, а после получения координат начинает мигать раз в секунду. Последовательные порты 0 и 1 равнозначны, можно использовать любой. На выходе PPS (3), после фиксации положения, появляются положительные импульсы с F=1Гц. На вход V_RTC_3V3 (12) подается резервное питание для ускорения теплого старта. Можно соединить его с ногой питания.
Внимание! Без подачи напряжения на этот вывод модуль не запустится!

Из этой схемы получилась такая плата:


Для тестирования сей агрегат был подключен к компу через max232n, по самой типовой и стандартнейшей схеме.

В качестве антенны использовалась активная антенна ANT-380. Тут я ступил и взял антенну с разъемом MCX-M, для которого задолбался искать ответный разъем. Да и качество фиксации разъемов осталось довольно посредственным. Лучше было брать с разъемом SMA, с закручивающимся креплением.

После выкидывания антенны на подоконник первого этажа и первого включения, поиск спутников занял минут 20. При последующих запусках спутники находились не более минуты. Так что не экономим на батарейках, тем более потребление от нее всего 1.5uA.

Тут лежит файл проекта платы для diptrace 2.0. Размер 16.92кБ. В архиве схема, плата и компонент EB-500.

Дополнение №1

Антенны
В комментариях часто появляются вопросы о антенне.
И так, активная антенна содержит в себе пассивную антенну + усилитель с низким уровнем шума для предварительного усиления, и все это запихнуто в небольшой корпус. С креплением или на железо (на магнитной основе) или на стекло и прочие ровные поверхности (на липучке). Сигнал выведен кабелем длиной 2-5м. Для нее соответственно требуется питание. Все модули питание подают самостоятельно, не требуя дополнительных телодвижений. При желании питание можно завести и отдельно, но для стандартных антенн смысла делать за микросхему ее работу особого нет. Бывают и бескорпусные активные антенны с коротким выходным проводком для размещения ее непосредственно в устройстве.
Пассивная антенна это такая бескорпусная хрень небольшого размера (длина стороны 10-50мм) для монтажа непосредственно на плату или с куском провода длиной сантиметров 5-15. Не имеет усилителя и очень не любит длинных проводов.
В общем, если устройство больших размеров или не желательно что бы оно мозолило глаза окружающим, то лучше использовать выносную активную антенну. Если делать небольшой законченный модуль, выдающий уже обработанные данные, то можно использовать и встроенную. Так же не забываем, что EB-500L может работать только с активной антенной.
В интернете проскакивали сообщения что пассивная антенна более чувствительна к наводкам и бывало пропадание сигнала при ее не удачном расположении или при расположении рядом с gsm/gprs модулями.
Для подключения антенны любого типа нужна линия с волновым сопротивлением 50ом. В 500 модулях специального согласования не требуется, но длина дорожки желательна как можно меньше. У меня в плате длина дорожки от ножки м/с до разъема 11мм. И с активной антенной, лежащей на подоконнике первого этажа, приемник использует 8 спутников из 13 найденных. Для сравнения приемник в HTC Desire ловит только 4-5 спутников.
Внимание! Закорачивание входа микросхемы может привести к выходу ее из строя.
Пассивная антенна:

Активная антенна:
Софт
Теперь расскажу что же мы можем поиметь от спутников. А поиметь мы может весьма много. Особенно лишнего и не нужного:)
И так спутники поймали, к компу подключили. Запускаем терминалку и выбираем нужный СОМ порт, выставляем скорость 9600, 1 стоп бит, без четности.
Внимание! По даташиту дефолтная скорость порта 9600, и у меня он заработал как раз с такой скоростью. Но в интернете есть много сообщений, что дефолтная скорость у модуля 115000. Так что если что-то не так, то меняйте скорость.

Сразу после подключения повалит огромное количество сообщений по протоколу NMEA-0183. Все сообщения начинаются с символов $GP, затем идет 3 символа идентификатора формата сообщения. Данные в сообщении разделяются запятыми, нули не опускаются. В конце может стоять контрольная сумма после символа ‘*’. Контрольная сумма 8 битная (исключающее ИЛИ, XOR) всех символов сообщения, включая пробелы, расположенных между разделителями $ и *, не включая последних.

И так какие сообщения нам выдаст модуль и что в них есть интересного.
1. RMC самое полезное сообщение, содержит всю самую необходимую информацию. Содержит данные о времени, местоположении, курсе и скорости. Контрольная сумма обязательна для этого сообщения, интервалы передачи не должны превышать 2 секунды.
$GPRMC,181057.000,A,5542.2389,N,03741.6063,E,0.47,74.50,190311,,,A*51

  • 181057.000 — время 18.10.57.
  • A — данные достоверны, V — недостоверны..
  • 5542.2389,N — широта («N» для северной или «S» для южной широты).
  • 03741.60637,E — долгота («E» для восточной или «W» для западной долготы).
  • 0.47 — скорость (узлов в час).
  • 74.50 — путевой угол (направление скорости) в градусах. Число с плавающей точкой. Целая и дробная части переменной длины. Значение равное 0 соответствует движению на север, 90 — восток, 180 — юг, 270 — запад.
  • 190311 — дата 19.03.2011.
  • — магнитное склонение в градусах, рассчитанное по некоторой модели, отсутствует.
  • — направление магнитного склонения, отсутствует.
  • A — режим: «A» — автономный, «D» — дифференциальный, «E» — аппроксимация, «N» — недостоверные данные.
  • *51 — контрольная сумма.
2. VTG содержит текущее истинное направление курса (COG) и скорость относительно земли (SOG).
$GPVTG,74.50,T,,M,0.47,N,0.87,K,A*07
  • 74.50,T — Направление курса в градусах.
  • ,M — Магнитное склонение в градусах, отсутствует.
  • 0.47,N — скорость (узлов в час).
  • 0.87,K — скорость (км в час).
  • A — так и не нашел что это за параметр, возможно достоверность данных.
  • *51 — контрольная сумма.
3. ZDA содержит информацию о времени по UTC, календарный день, месяц, год и локальный часовой пояс.
$GPZDA,181057.000,19,03,2011,,*55
  • 181057.000 — время
  • 19 — число
  • 03 — месяц
  • 2011 — год
  • — Часовой пояс, смещение от GMT, от 00 до ± 13 часов, отсутствует.
  • *55 — контрольная сумма.
4. GGA содержит GPS данные о местоположении, времени местоопределения, качестве данных, количестве использованных спутников.
$GPGGA,181058.000,5542.2389,N,03741.60637,E,1,8,1.34,115.0,M,14.6,M,,*54
  • 181058.000 — время
  • 5542.2389,N — широта
  • 03741.60637,E — долгота
  • 1 — GPS fix ( 0 = Данные не верны, 1 = Позиция зафиксирована, 2 = DGPS (повышенная точность))
  • 8 — количество спутников
  • 1.34 — HDOP, горизонтальная точность
  • 115.0,M — высота над уровнем моря
  • 14.6,M — Геоидальное различие — различие между земным эллипсоидом WGS-84 и уровнем моря(геоидом)
  • — время с момента последнего обновления DGPS, отсутствует.
  • *54 — КС
5. GLL содержит GPS–данные о географической широте, долготе и времени определения координат.
$GPGLL,5542.2389,N,03741.60637,E,181058.000,A,A*59
  • 5542.2389,N — широта
  • 03741.60637,E — долгота
  • 181058.000 — гринвичское время на момент определения местоположения.
  • А — данные верны
  • *59 — КС
6. GSA содержит режим работы GPS приёмника, параметры спутников, используемых при решении навигационной задачи, результаты которой отображены в сообщении $GPGGA и значения факторов точности определения координат.
$GPGSA,A,3,27,17,26,18,09,28,15,08,,,,,2.35,1.34,1.93*0A
  • A — режим (М — Manual, forced to operate in 2D or 3D, А — авто 3D/2D)
  • 3 — режим (1 — нет фиксации, 2=2D, 3=3D)
  • 3…14 — Идентификаторы SVs используется для фиксации позиции
  • 2.35 — PDOP (снижение точности по местоположению)
  • 1.34 — HDOP (снижение точности в горизонтальной плоскости)
  • 1.93 — VDOP (снижение точности в вертикальной плоскости)
7. GSV указывает количество видимых спутников, их номера, возвышение, азимут, и значение отношения сигнал/шум для каждого из них. По этим данным можно сделать красивую картинку с информацией о положении спутников в небе и уровне сигнала от них.
$GPGSV,4,1,13,28,65,075,17,26,53,202,37,15,50,278,17,27,39,290,24*7D
  • 4 — Полное число сообщений, от 1 до 9.
  • 1 — Номер сообщения, от 1 до 9.
  • 13 — Полное число видимых спутников.
  • 28 — PRN номер спутника.
  • 65 — Высота, градусы, (90° — максимум).
  • 075 — Азимут истинный, градусы, от 000° до 359°
  • 17 — Отношение сигнал/шум от 00 до 99 дБ, ноль — когда нет сигнала.
  • 26,53,202,37, то же самое для 2 спутника
  • 15,50,278,17, то же самое для 3 спутника
  • 27,39,290,24, то же самое для 4 спутника
  • *7D — КС

Так же приведу значения параметра снижения точности DOP (HDOP, VDOP, PDOP), исключительно для ознакомления:
  • 1 (Идеальная) — Рекомендуется к использованию в системах, требующих максимально возможную точность во всё время их работы
  • 2-3 (Отличная) — Достаточная точность для использования результатов измерений в достаточно чувствительной аппаратуре и программах
  • 4-6 (Хорошая) — Рекомендуемый минимум для принятия решений по полученным результатам. Результаты могут быть использованы для достаточно точных навигационных указаний.
  • 7-8 (Средняя) Результаты можно использовать в вычислениях, однако рекомендуется озаботиться повышением точности, например, выйти на более открытое место.
  • 9-20 (Ниже среднего) — Результаты могут использоваться только для грубого приближения местоположения
  • 21-50 (Плохая) — Выходная точность ниже половины футбольного поля. Обычно такие результаты должны быть отброшены.

И в заключении формула для перевода координат полученных от приемника для ввода их, например в google maps:
Полученные 5542.2389 — значит 55 градусов 42.2389 минуты. Для гугла надо вычислить 55 + 42.2389/60. И заменить запятую точкой.
Для гугла первой указывается широта, затем долгота. Для яндекс карт наоборот.

Дополнение №2

Настройка модуля
В комментариях были вопросы о возможности настройке модуля. Попробую ответить на некоторые.
Главное — настраивать его можно:) Для этого ему надо отправить соответствующую команду. Полный список команд можно взять тут — команды MTK NMEA.
Все команды выглядят следующим образом:
$PMTK — префикс команды.
103 — код команды от 000 до 999.
Затем через запятую идут параметры команды. Завершается команда всегда символом *, за которым идет контрольная сумма и символы CR+LF.
Внимание! Команда обязательна должна заканчиваться CR+LF. Без них она не будет исполнена.

Например самые простые команды перезагрузки:
$PMTK101*32 — Горячий рестарт.
$PMTK102*31 — Теплый рестарт.
$PMTK103*30 — Холодный рестарт.
Комрад Fantomas интересовался как увеличить частоту обновления данных:
$PMTK300,200,0,0,0,0*2F — Обновление с F=5Hz
$PMTK300,1000,0,0,0,0*1C — Обновление с F=1Hz
Где 200 (1000) — интервал обновления в миллисекундах. У EB-500 должен быть не меньше 200.
Но тут нужно учесть, что при увеличении скорости обновления данных может не хватить скорости самого порта для передачи всех данных. Для разгрузки порта можно сделать 2 вещи:
1. Самое простое — увеличить скорость порта:
$PMTK251,115200*1F
$PMTK251,57600*2C
$PMTK251,38400*27
$PMTK251,19200*22
$PMTK251,14400*29
$PMTK251,9600*17
$PMTK251,4800*14
Настроить скорость порта от 115200 до 4800.
2. Отключить выдачу не нужных сообщений:
$PMTK314,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,5,0*29 — Разрешение вывода только VTG, GGA, ZDA
Где параметры могут изменятся от 0 до 5.
0, не выдавать данное сообщение.
1, выдавать сообщение каждый цикл.
2, выдавать сообщение каждый второй цикл.

5, выдавать сообщение каждый пятый цикл.
Порядок сообщений для фильтрации:
GLL,RMC,VTG,GGA,GSA,GSV,GRS,GST,MALM,MEPH,MDGP,MDBG,ZDA,MCHN

Теперь о не приятном — все настройки хранятся в RAM и сбрасываются при отключении основного и резервного питания. Так что надо делать инициализацию при каждом включении. Гораздо большая неприятность — в конце команды должна быть контрольная сумма. Хорошо, что создавать их на лету скорее всего не понадобится, а один раз ее можно посчитать и через отладчик, например следующим образом:


  unsigned char kc=0;i=1;
  while(s[i] != '*') {kc ^=s[i];i++;}

На входе должна быть строка типа s=»$PMTK251,14400*», символы после ‘*’ игнорируются, на выходе в kc будет контрольная сумма.
И напоследок как выдать команду в модуль? Тут все просто — нужно выдать в порт всю строку сразу, без задержек. У меня поначалу команды как раз и не работали из-за того, что я пытался вводить их в терминалке с клавиатуры. Если все же нужно что-то отправить с терминала, то отправлять их нужно в режиме отправки файла.

we.easyelectronics.ru

GPS для самоделок — лучший по соотношению цена/качество

Приспичило для всяких электронных поделок использовать GPS. Пересмотрел кучу вариантов и в итоге сформулировал пожелания:

— как можно более низкая цена
— пылевлагозащищённость — чтобы можно было вкрутить в автомобиль, например
— никаких нестандартных чипов — только та начинка, на которую есть много документации
— никакого USB — только хардкор последовательное подключение, чтобы можно было использовать в простых поделках.

И ведь получилось!

Когда вы только начинаете искать подходящую железку для Arduino или какого-то другого микроконтроллера, массово лезет на глаза что-то такое:

— плата долларов за тридцать-сорок-пятьдесят, GPS припаян — и если собираешься прятать поделку, например, под капот машины — будь добр купи ещё GPS-антенну и переходник к ней за дополнительные деньги. На этом месте земноводное отрицательно трясёт головой 🙁

Другой вариант — GPS-приёмники для компьютера с USB-кабелем, они дешевле. Если вы выбираете этот вариант, то придётся выложить $20 за USB shield и надеяться, что у вас получится найти на конкретное изделие китайпрома расшифровку протокола. Ну или же подключить через USB-shield старый ненужный Android-смартфон, но тогда прощай скорость включения и здравствуй море проблем — с АКБ, включением, тормозами и пр.

И тут я нахожу на DX вот это:

Девайс изготовлен даже не в Китае, а на Тайване специализирующейся на GPS фирмой US GlobalSat, а данная модель — разработана для применения на катерах, имеет влагозащиту и даже встроенный магнит для прикрепления на крышу и присоску для установки на стёкла. Внутри — де-факто стандарт — чип SiRF Star III. И ценник у этого чуда — чуть меньше $35!

У агрегата есть 2 вариации — с USB и с последовательным портом (модель BR-355), убеждаюсь, что беру именно второе и заказываю. Пока Почта России неспешно тащит посылку, углубляюсь в документацию.

У всей «последовательной» («serial») периферии есть 2 реализации — «RS-232» и «TTL». Первая использовалась десять с гаком лет назад для модемов и мышек — там используется ток от минус N вольт до +N. В современных микроконтроллерах, в т.ч. Ардуино, используется вторая — где при передаче данных «единички» обозначаются током +5 вольт (или 3,3 вольта), а «нолики» — отсутствием тока. Начитавшись воплей «ой, а я его воткнул в Arduino, а оно не пашет!» понял, что нужен ещё конвертер TTL/RS-232. Сначала искал обычно использующийся для этих целей чип «MAX3232», а потом на пару центов дороже нашёл его уже распаянным, с коннекторами:

Заодно прикупил трёхметровый кабель-удлинитель — решил, что лучше потрошить его, а кабель GPS-приёмника пусть остаётся целым.

DX шустро отправляет заказы, дожидаемся доставки, распаковываем симпатичную картонную коробочку, полностью соответствующую фото в магазине, начинаем собирать.

(Надо отметить очень «европейский» дизайн, качество сборки и материалов. Никаких вырвиглазных светодиодов — едва заметная красная точка — и ноль люфтов и заусенцев.)

Технические подробности

Чтобы убедиться, что всё работает, сначала пробуем подключить GPS-приёмник к компу. COM-порта у меня в ноутбуке нету, зато есть переходник USB-TTL. Его и возьмём.

Поскольку кабель GPS-приёмника решили не трогать, берём удлинитель и отрезаем ему достоинство коннектор-«папу». Обнаруживаем там семь разноцветных проводов, из которых нам потребуются только четыре — TX, RX, «земля» и «+5 вольт». После прозвонки мультиметром убеждаемся, что это красный (№1), жёлтый (№3), зелёный (№6) и чёрный (№2) провода. [Здесь я использую стандартные обозначения номеров контактов кабеля PS/2 (хотя это никакой не PS/2 на самом деле)]

Зачищаю контакты и насаживаю на них дюпоновские иголки. Вооружаюсь справочником и разбираюсь, в какие именно дырки девятиконтактного последовательного разъёма их совать. С TX, RX и GND разбираюсь быстро, а вот с VCC 5v возникает сложность — до того момента, пока я опытным путём не определяю, что пять вольт надо брать со входа переходника. Фиксирую иголки в коннекторе термоклеем.

Соединяю переходник с модулем USB-TTL и по миганию светодиодов понимаю, что байтики побежали.

Конструкция в сборе:

Ещё крупнее

Открываем PuTTY, выбираем COM-порт переходника и скорость 4800 baud и видим, что нам раз в секунду выплёвывают месиво GPS-данных. Поскольку «невооружённым глазом» это не понять, лезем в Гугль за первой попавшейся freeware GPS-софтиной.

Запускаем, и видим, что агрегат на подоконнике словил 11 спутников и определил координаты с погрешностью в несколько метров:

Как вы можете убедиться, дополнительное питание не потребовалось — хватает силы тока от обычного, 0,5A USB-порта — т.е. и микроконтроллер справится. При этом всё работает через полтора метра кабеля собственно GPS-приёмника и три метра удлинителя. С лихвой хватит, чтобы запихнуть микроконтроллер в салоне машины, а GPS поставить, например, над верхней кромкой лобового стекла.

Скорости полностью соответствуют заявленным в datasheet — «холодный старт» — менее минуты, «горячий» — секунда.

Итого за примерно сорок баксов у меня появился комплект, превращающий любую Arduino-поделку в более интересную штуку. Лично я буду из неё делать GPS-трекер для машины с GSM, подключением к бортовому компьютеру по OBD-II и прочими мелкими радостями.

Дополнения по просьбам комментирующих:

— русскоязычная инструкция: www.gps-info.com.ua/wp-content/downloads/manuals/receiver_dataloger/globalsat/globalsat_BR_355_BU_353.pdf Половина страниц описывает подключение к КПК с Windows Mobile, впрочем.

— ссылка крупными буквами — DATASHEET ТУТ (pdf). Вес — 62 грамма, потребляемый ток — 80мА, протокол — NMEA 0183 или бинарный. Холодный старт — 42 сек., тёплый — 38 сек., горячий — 1 сек. Частота обновления с настройками «из коробки» — 1Гц, правда, в спецификации фигурирует «reacquisition — 0.1 sec».

mysku.ru

Схемы GPS-навигаторов — электрическая, питания, принципиальная

Всем известен принцип работы GPS навигатора, он принимает сигналы от спутников расположенных на орбите нашей планеты, обрабатывает их по определенному алгоритму и определяет свое местоположение. Но не каждый знает, как устроена схема навигатор изнутри, что же скрывается за его прочным корпусом?

Электрическая схема GPS навигатора

Вскрыв его корпус, обнаруживаем там три основных составляющих, а именно дисплей, аккумулятор и печатную плату. Практически вся электрическая схема выполнена на печатной плате для исключения обрывов отдельных проводов вследствие вибрации, ударов (аппарат ведь мобильный неизбежны падения). Исключение составляет лишь шлейф соединяющий плату с сенсорным дисплеем, по нему осуществляется передача данных, вывод изображения на экран и передача координат нажатой области экрана. Все элементы, обеспечивающие работоспособность схемы находятся на плате, GPS навигатор можно сравнить с маленьким компьютером, так как он имеет свой процессор и оперативную память.

Принципиальная схема навигатора

Принципиальная схема работы навигатора состоит в следующем, GPS антенна (чаще всего тоже впаянная в плату) получает сигнал от спутника и передает его для обработки процессору (чипсету), который, будучи основным элементом навигатора помимо обработки сигнала также отвечает за поддержание работоспособности самого приемника. Скорость обработки сигнала процессором, как и скорость работы всего навигатора, напрямую зависит от объема оперативной памяти, чем она больше, тем быстрее будет работать приемник и обрабатываться сигнал. Полученные после обработки сигнала данные передаются в навигационную программу, отдельное приложение, которое выполняет навигационные функции, она то и отображает на дисплее GPS приемника ваше местоположение на карте, отвечает за прокладывание маршрута, сохранение точек, треков и т.д. Все сохраняемые данные попадают во встроенную память (как правило, flash-память), также в ней хранятся дополнительно устанавливаемые приложения и пользовательские карты.

Схема питания навигатора

В схеме питания автомобильных GPS навигаторов обычно используются литий-ионные аккумуляторы, емкость которых колеблется от 650 до 2000 мА/ч. или прикуриватель. Для питания туристических же приемников, чаще применяются сменные батарейки. Для экономии энергопотребления в них, прием сигнала осуществляется не каждую секунду, а каждые пять секунд, что является вполне приемлемым при движении с маленькой скоростью.

navigator-gid.ru

GPS модуль GMM-U1 от GlobalTop. — Меандр — занимательная электроника

Сейчас область применения спутниковой навигационной системы GPS достаточно широка. Но применять GPS можно не только для навигации, но и для других целей. Например, если использовать GPS модуль в связке с GSM модулем, можно сделать GPS трекер, который будет по запросу выдавать свои координаты. Он применяется в автомобильных противоугонных системах, системах слежения за грузами и т. д. Также со спутников можно получить точное время, дату, курс, скорость и другие данные. В этой статье я расскажу о GPS модуле GMM-U1.

Как видно, модуль достаточно компактный, но, несмотря на это, очень легко запаивается, так как шаг его выводов 1,2 мм.

Вот основные возможности данного модуля:

  • 66 каналов для поиска/сопровождения спутников.
  • Частота L1 (1575 МГц).
  • Высокая чувствительность -165 дБм, имеет встроенный LNA(Low Noise Amplifier – Малошумящий усилитель), который позволяет использовать модуль как с активными, так и с пассивными антеннами.
  • Интерфейсы UART(со скоростью от 4800 до 115200) и USB.
  • Поддержка AGPS(Технология, позволяющая значительно уменьшить время холодного старта).
  • Поддержка  DGPS(Технология, позволяющая увеличить точность GPS)
  • Точность позиционирования <3 м.
  • Частота обновления данных до 10 Гц.
  • Напряжение питания 3,2…5 В.

Для работы GMM-U1 требует минимум внешних компонентов. Фактически, достаточно просто подать питание, подключить антенну и модуль готов к работе. Но для получения точных данных без каких-либо ошибок, желательно добавить дроссель и пару конденсаторов для фильтрации напряжения питания. Вот схема включения данного модуля:

Обратите внимание на то, что к выводу VBACKUP подключена резервная батарейка на 3 Вольта. Она нужна для ускорения холодного старта модуля и поддержания хода встроенных часов реального времени. Но батарейку к этому выводу нужно подключить обязательно! Без неё модуль не будет работать. Напряжение на VBACKUP может быть от 2 до 4,3 Вольт, поэтому, если напряжение питание модуля 5 Вольт, не следует соединять ножку VBACKUP с VCC.

Конденсаторы С1, С2, С3 используются для фильтрации напряжения питания. Дроссель L1 устанавливать не обязательно, но желательно. Его индуктивность может быть в пределах 100 – 600 мкГн.

Резистор R3 нужно установить обязательно, это подтяжка RESET. Без этого резистора модуль может начать самопроизвольно сбрасываться.

Резисторы R1, R2, R4 устанавливать совсем не обязательно, но я их установил, так как это рекомендуют в даташите.

Также отмечу, что нельзя устанавливать антенну совсем близко к модулю, иначе приёма не будет.

 

Вывод RTCM используется для подключения внешнего DGPS приёмника.

Прижав вывод RESET к земле на некоторое время можно сбросить модуль.

Если на выводе Enable высокий уровень, модуль запущен. Если прижать этот пин к земле, модуль переходит в спящий режим с потреблением в 10 uA.

Вывод 3D_FIX – индикатор фиксации положения. Когда координаты определить невозможно(спутники не найдены), на этом выводе прямоугольный импульс с частотой 1 Гц, а после определения координат на этом выводе устанавливается низкий уровень. Можно подключить к нему светодиод и следить за состоянием модуля.

На выводе 1PPS после фиксации положения 1 раз в секунду появляется кратковременный импульс(100 мс). К этому выводу тоже можно подключить светодиод. Он будет мигать после того, как спутники будут найдены.

 

На основе этой схемы я сделал небольшую отладочную платку для этого модуля:

Кроме того, что нарисовано на схеме, я добавил селектор питания с защитным диодом для того, чтобы можно было выбрать источник питания: USB или внешние 5 вольт. Диод защищает модуль от переполюсовки питания. Все нужные выводы модуля выведены на разъём. Ещё один 3-х контактный разъём добавлен для подключения DGPS приёмника. Чертёж платы в формате Sprint-Layout лежит в архиве, который находится в конце статьи.

Антенны. 

Поговорим немного о подключении антенны к модулю. Итак, существует два типа антенн – пассивная и активная. Активная антенна кроме самой антенны содержит в себе усилитель сигнала(LNA), а в пассивной антенне усилителя нет. В местах с низким уровнем сигнала рекомендуется использовать активную антенну, но она в разы дороже пассивной. Я для своих целей использую пассивную антенну. Вот такую:

Активные антенны выглядят так:

Для того, чтобы запитать активную антенну, нужно подать на неё питание по сигнальному кабелю. К сожалению, GMM-U1 самостоятельно питание на антенну не подаёт, поэтому необходимо подключать питание к антенне, используя следующую схему:

Для подключения антенны к плате я изготовил такой кабель:

Здесь около 1 метра кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом, к одному концу которого припаяна пассивная антенна, а к другому – SMA разъём.

Всё, модуль запаян, к нему подключена антенна. Подключим модуль по USB(или по UART через переходник) к компьютеру. После этого модуль должен опознаться как “GPS Receiver” и необходимо будет установить драйвер(можно скачать в конце статьи). Далее нужно в диспетчере устройств посмотреть, какой номер COM порта присвоился нашему GPS модулю:

Теперь можно запустить программу Mini GPS Tool и дождаться, когда модуль найдёт спутники:

Для устойчивого приёма данных я положил антенну на подоконник. Первый поиск спутников у меня занял примерно 20 минут, а после спутники обнаруживались не более чем за 10 секунд.

Для ускорения холодного старта можно использовать технологию AGPS. Для этого нужно загрузить специальный файл EPO в GPS модуль. Я для этого использовал программу AGPS Tool 1.07. Итак, запустим программу, настроим скорость и нажмем Scan. Через некоторое время программа обнаружит модуль (если конечно он подключен 🙂 ) и выдаст версию файла EPO:

Если она выделена красным, значить срок её действия истёк и нужно загрузить новую. Для этого жмём Download и, после того, как файл будет скачан, начнётся обновление баз AGPS. Во время этого отключать модуль от компа крайне не желательно. После завершения обновления появится вот такое сообщение:

Всё, теперь холодный старт будет происходить гораздо быстрее.

Для того, чтобы проверить достоверность данных, которые выдаёт нам модуль, я подключил его к программе Google Планета Земля. Для того, чтобы это сделать, нужно:

1)Установить программу, если она у Вас не установлена.

2)Открыв программу, нажать Инструменты-> GPS-> В реальном времени. Появится вот такое окошко:

Здесь нужно выбрать интервал опроса. Я поставил 1 секунду. И после этого нажимаем Пуск. Далее программа сама определит, к какому порту подключен модуль и на какой скорости он работает.

3) Выходим в главное окно программы и видим, что в левой колонке, в пункте Временные метки появился пункт RealTime GPS. Заходим в него, делаем двойной клик по Position и на карте появляется текущее местоположение:

Теперь поговорим о том, ка можно подключить модуль к микроконтроллеру. Сделать это можно посредством интерфейса UART. Так вот, сразу после включения, модуль начинает отсылать по UART строки с данными(протокол NMEA0183). Ниже приведу расшифровки этих строк.

Каждая строка начинается с символов $GP, далее идёт название строки, данные, а после всех данных стоит *, после которой идёт контрольная сумма. Данные разделяются между собой запятыми. Всего таких строчек 7. Также, посредством специальных команд их можно подключать или отключать. Об этом расскажу позже.

Итак, все строки по порядку.

 

1. $GPGGA,064951.000,2307.1256,N,12016.4438,E,1,8,0.95,39.9,M,17.8,M,,*65

  • GGA – название строки. Строка GGA содержит в себе время по UTC, позицию и данные о достоверности координат.
  • 064951.000 – время по UTC. 06:49:51.000
  •   2307.1256 – широта.
  • N – указывает, северная широта или южная. N – северная, S – южная.
  •  12016.4438 – долгота.
  • E – указывает, западная или восточная долгота. E – восточная, W – западная.
  •  1 —  указатель, говорящий о том, зафиксирована ли позиция. 0 – позиция неизвестна, 1 – позиция зафиксирована, 2 – позиция зафиксирована и используются данные DGPS.
  • 8 – количество используемых спутников. От 0 до 14
  • 0.95 – горизонтальная точность в метрах(HDOP).
  • 39.9 – высота над уровнем моря.
  • M – единицы измерения высоты. Метры.
  • 17.8 – геоидальное различие.
  • M – метры.
  • Время, прошедшее после последнего обновления данных DGPS. Отсутствует.
  • 65 – Контрольная сумма.

 

2. $GPGSA,A,3,29,21,26,15,18,09,06,10,,,,,2.32,0.95,2.11*00

  •  GSA – содержит информацию о точности определения координат и активных спутниках.
  • A – режим переключения между 2D/3D фиксацией. A – автоматический, M – Ручной.
  • 3 – режим фиксации. 1 – фиксация недоступна, 2 – 2D, 3 – 3D.
  • 29 – номер спутника, сигнал которого модуль принимает по 1 каналу.
  • то-же самое для второго канала
  • то-же самое для 12-го канала.
  • 2.32 – точность определения местоположения в метрах(PDOP)
  • 0.95 – горизонтальная точность в метрах (HDOP)
  • 2.11 – вертикальная точность в метрах(VDOP)
  • 00 – Контрольная сумма.

 

3.$GPGSV,3,1,09,29,36,029,42,21,46,314,43,26,44,020,43,15,21,321,39*7D

  • GSV – содержит информацию о видимых и используемых спутниках, их положении, качестве сигнала.
  • 3 – количество сообщений. Вся инфа не влезает в одно сообщение, поэтому приходят три сообщения.
  • 1 – номер сообщения. От 1 до 9.
  •  09 – количество видимых спутников.
  • 29 – номер спутника
  • 36 – высота спутника в градусах.
  • 029 – азимут истинный(спутника относительно антенны) в градусах.
  • 42 – отношение сигнал/шум(0-99). Если 0 – спутник не используется.
  • То-же самое для остальных спутников…
  • 7D – Контрольная сумма.

 

4.$GPRMC,064951.000,A,2307.1256,N,12016.4438,E,0.03,165.48,260406,3.05,W,A*2C

  • RMC – самое важное сообщение. Содержит информацию о местоположении, времени, дате, скорости.
  •  064951.000 – время по UTC. 06:49:51.000
  • A – достоверность данных. A – данные достоверны, V- данные не достоверны.
  • 2307.1256 – широта.
  • N – указывает, северная широта или южная. N – северная, S – южная.
  • 12016.4438 – долгота.
  • E – указывает, западная или восточная долгота. E – восточная, W – западная.
  • 0.03 – скорость относительно Земли(узлов в час).
  • 165.48  — курс(путевой угол).
  •   260406 – дата. 24.04.06.
  • 3,05,W – магнитное склонение. Отсутствует.
  • A – режим работы модуля. A – автономный, D – с использованием DGPS.
  • 2C –   Контрольная сумма.

 

5.$GPVTG,165.48,T,,M,0.03,N,0.06,K,A*37

  • VTG – информация о курсе и скорости относительно Земли.
  • 165.48 – курс(путевой угол).
  • T – данные достоверны.
  • M – точно не знаю что это за параметр, но в модуле GMM-U1 он недоступен.
  • 0.03,N – скорость(узлов в час).
  • 0,06,K – скорость(Км/Ч)
  • A – режим работы модуля. A – автономный, D – с использованием DGPS.
  • 37 —  Контрольная сумма.

 

6.$GPGLL, 2307.1256,N,12016.4438,E,182134.000,A,A*57

  • GLL – информация о местоположении, времени определения координат.
  • 2307.1256 – широта.
  • N – указывает, северная широта или южная. N – северная, S – южная.
  • 12016.4438 – долгота.
  • E – указывает, западная или восточная долгота. E – восточная, W – западная.
  •   182134.000 – время по UTC на момент определения координат.    18:21:34.000.
  • A – достоверные данные.
  • 57 – Контрольная сумма.

 

7. $GPZDA,182855.000,08,09,2011,,*56

  • ZDA – информация о времени по UTC, дате и локальном часовом поясе.
  • 182855.000 – время по UTC.   18:28:55.000.
  • 08,09,2011 – дата.  08/09/2011.
  • Локальный часовой пояс(смещение относительно UTC). В этом модуле почему-то отсутствует :(.
  • 56 —  Контрольная сумма.

 

Настройка модуля.

Для настройки модуля существуют специальные команды. Вот, например, команда горячего рестарта:

Рассмотрим подробно то, как формируются команды. Сначала идут символы $PMTK, после них идёт трёхзначный код команды(от 000 до 999), далее через запятую идут атрибуты команды(если есть), а потом контрольная сумма. После контрольной суммы нужно отправить ещё два байта: 0x0D и 0x0A. Без них команда не будет исполнена!

Контрольную сумму необходимо рассчитывать самостоятельно. Для того, чтобы получить контрольную сумму нужно провести побитовую операцию Исключающее ИЛИ(команда EOR в ассемблере) всех символов команды между знаками $ и *.

Ниже приведу команды, необходимые для изменения скорости работы UART.

  • $PMTK251,4800*14 – 4800
  • $PMTK251,9600*17 – 9600
  • $PMTK251,14400*29 – 14400
  • $PMTK251,19200*22 – 19200
  • $PMTK251,38400*27 – 38400
  • $PMTK251,57600*2C – 57600
  • $PMTK251,115200*1F – 115200

Полный список команд можно найти в файле Commands.pdf, который лежит в архиве.

И на последок, расскажу о том, как перевести координаты, полученные по UART от модуля в формат, пригодный для ввода в Яндекс.Карты/Google Maps. Итак,  2307.1256,N  означает 23 градуса и 071256 минут. Необходимо вычислить 071256 минут/60. Далее (1187,6/10000)+23 = N23.11876. То-же самое делаем с долготой и получаем:

N23.11876

E12.27406 

Для Яндекс Карт нужно ввести в строку поиска сначала широту, а потом, после пробела, долготу, для Google Maps наоборот.

Файлы к статье: 

1)   Архив с драйвером, программой, платой, документацией.

2)  Программа AGPS Tool

 

radioelektr.ru

meandr.org

Микросхемы SENtrace для навигации без GPS

Спутниковая навигация – чрезвычайно полезная технология, и с этим трудно спорить. Однако у нее есть некоторые недостатки. Например, она не всегда хорошо работает в зданиях и, кроме того, очень быстро расходует заряд аккумулятора. Компания PNI предлагает очень любопытное решение этих проблем в виде микросхемы SENtrace. Это сопроцессор, который помогает отслеживать положение устройства даже при отсутствии GPS сигнала.

Рис. 1. SENtrace – микросхемы для навигации от PNI

Трудно поверить, что всего 10 лет назад GPS-навигация для рядового обывателя была чем-то достаточно экзотическим. Теперь же функция определения собственного местоположения интегрирована даже в обычных смартфонах. Конечно, технология спутниковой навигации используется во многих отраслях: автотранспорт, коммерческие грузоперевозки, военная сфера и т.д. Тем не менее, именно на примере смартфонов и карманных навигаторов наиболее четко видны недостатки GPS-систем.

Во-первых, они не всегда способны точно определить местоположение объекта. Это может быть из-за неуверенного сигнала при отсутствии спутников или при нахождении внутри зданий. Если для автомобиля, который едет по шоссе ошибка даже в 10 метров кажется не столь критичной, то для пеших прогулок по торговому центру такая погрешность уже вызывает дискомфорт.

Во-вторых, модуль GPS имеет достаточно высокое потребление. Если речь идет об автотранспорте, то это опять-таки не столь критично. А вот для автономных устройств (смартфонов и навигаторов) это чувствительная проблема, так как модуль GPS быстро «съедает» заряд аккумулятора. Чтобы этого не происходило, его, как правило, всегда отключают.

Для увеличения точности навигации и снижения потребления предложены различные решения, например, использование базовых станций сотовых сетей и сетей Wi-Fi. Однако и тот и другой вариант имеет недостатки, схожие с GPS. Потребление модулей Wi-Fi также оказывается достаточно внушительным, кроме того, покрытие этих сетей, как правило, имеет достаточную плотность лишь в крупных городах. На этом фоне кажется интересным и перспективным способ локальной навигации с  использованием инерционных датчиков современных портативных устройств. Такой подход предлагает использовать и компания PNI.

Инженеры компания PNI справедливо исходили из того, что современные гаджеты практически всегда имеют на «борту» широкий спектр различных датчиков: гироскопы, акселерометры, магнитометры, альтиметры. С помощью них, а также при наличии даже не очень мощного процессора и соответствующих алгоритмов обработки, можно получить относительные координаты перемещения устройства. Именно этим и занимается микросхема сопроцессора SENtrace.

SENtrace принимает данные от датчиков, обсчитывает их и формирует значения перемещений (Δx, Δy, Δz), число шагов, временные метки и т.д. (рис. 2). Таким образом, центральный процессор всегда может определить относительное перемещение. Однако этого не достаточно, ведь пользователю важно знать абсолютные координаты. Для этого используется корректировка с помощью GPS.

Рис. 2. Взаимодействие SENtrace с датчиками и процессором

В результате принцип работы смартфона с SENtrace оказывается достаточно простым. Изначально, при условии хорошего качества приема сигналов со спутника, с помощью GPS-модуля определяется точное абсолютное местоположение устройства – ставится точка отсчета. Далее GPS отключается для экономии заряда батареи, а в действие вступает SENtrace и центральный процессор.

Естественно, что предложенный алгоритм навигации по датчикам не сверхточный и имеет накапливающуюся погрешность. Поэтому требуется периодический контроль и установка контрольных точек с помощью GPS (рис. 3).

Рис. 3. Пример попеременного использования SENtrace и GPS

Для того чтобы определить, когда нужно провести контрольное включение модуля спутниковой навигации, используется фильтр Калмана. Этот фильтр относится к типу фильтров с предсказанием. Если его расчетные данные и реальные значения начинают отличаться, принимается решение о необходимости включения GPS и установке очередной контрольной точки.

Таким образом, предполагается периодическая попеременная работа GPS и SENtrace. Она может быть выстроена по различным сценариям:

  • Разделение работы для получения данных о местоположении с максимальной точностью. Если присутствует хороший сигнал от спутников, тогда активен GPS. Если сигнал отсутствует или недостаточно уверенный, то включается SENtrace;
  • Режим максимальной экономии. Очевидно, что никто не запрещает использовать SENtrace и вне помещений, чтобы дополнительно снизить потребление. При этом GPS включается только кратковременно для корректировки координат и т.д.

Несложно заметить, что перечисленные выше проблемы в виде большого потребления модуля GPS и неточности определения координат внутри зданий оказываются решены. Так, по утверждению создателей сопроцессора, SENtrace позволяет сократить время использования модуля GPS на 80%! То есть, включать его приходится только в одном случае из пяти. При этом погрешность SENtrace на маршруте 100 м составляет до 2 метров. Этого вполне достаточно, чтобы спокойно ориентироваться в торговых центрах и на подземных парковках. Однако еще раз стоит подчеркнуть, что SENtrace может работать без спутникового контроля только на ограниченном по протяженности маршруте передвижения.

Среди достоинств SENtrace стоит упомянуть малое потребление 350 мкА и низкое напряжение питания  1,8…3,3 В.

Немаловажным преимуществом нового сопроцессора являются и его сверхминиатюрные габариты. 16-выводный BGA-корпус имеет размеры всего 1,7 x 1,68 x 0,5 мм! Чтобы подчеркнуть, насколько это мало, стоит лишь сказать, что на стандартной двухрублевой монете уместится несколько десятков таких микросхем (рис. 4).

Рис. 4. Габаритные размеры микросхем SENtrace

Что касается областей применения, то SENtrace очевидно ориентирован на смартфоны, планшеты и специфичные навигационные приборы.

Характеристики микросхемы SENtrace:

  • Точность: 1…2 м на расстоянии пройденного пути до 100 м;
  • Выходные данные: Δx, Δy, Δz, число шагов, временные метки и т.д.
  • Коммуникационный интерфейс: I2C;
  • Типовой ток потребления: 350 мкА;
  • Напряжение питания: 1,6…3,3 В;
  • Корпусное исполнение: 16-выводной, шаг 0,4 мм (1,7×1,68×0,5 мм).

www.terraelectronica.ru

Микросхема GPS-ресивер от Infenion — DDR´Service.info

Infineon и Global Locate разрабатывают самый маленький в мире GPS-ресивер

Компании Infineon Technologies AG и Global Locate, Inc. сообщили об успешной разработке самой маленькой в своём классе микросхемы GPS-ресивера  для мобильных телефонов, смартфонов и персональных навигационных устройств.

Основанный на успешном чипе Hammerhead™, новый чип Hammerhead II оптимизирован для мобильных телефонов и мобильных устройств, требующих высокую производительность, низкое энергопотребление и предельно малые размеры. Крохотный, однокристальный чип имеет размеры всего лишь 3,74 мм × 3,59 мм × 0,6 мм и, следовательно, место, занимаемое им на плате, составляет менее чем 14 мм², что делает его самым маленьким в мире GPS-ресивером.

GPS-ресивер Hammerhead II включает в себя малошумящий усилитель, понижающий преобразователь высокой частоты и технологию многополосной обработки сигнала на одном кристалле типа RFCMOS. Микросхема имеет корпус CSP, благодаря чему обеспечиваются её очень малые размеры. В корпусе этого типа используется технология массива шариков (припоя), которая ещё больше упрощает компоновку и сборку.

Как и его предшественник, чип Hammerhead II имеет самые лучшие в своём классе технические характеристики, обеспечивая чувствительность до -160 дБм и время определения местоположения составляющее 1 с, превышая технические условия стандарта 3GPP. Кроме того, программное обеспечение оптимизировано для персональной навигации. Оно содержит усовершенствованные  алгоритмы для уменьшения ошибок из-за многолучевого распространения сигнала.

Подробнее

2007-01-19 18:35:53

www.ddrservice.info

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *