Новый чип с функцией определения положения нескольких спутников от компании stmicroelectronics

Мир глонасс

Новый чип с функцией определения положения нескольких спутников от компании stmicroelectronics

Нынешние навигационные системы достаточно хороши, но все еще не идеальны. Мы расскажем о технологиях, которые позволят компенсировать недостатки спутникового геопозиционирования.

К спутниковой навигации все мы давно привыкли. Она уже прочно вошла в нашу жизнь и используется повсеместно — начиная с автомобильных навигационных устройств и заканчивая смартфонами.

Определив ваше положение, система подскажет маршрут, а на карте будет видна вся окружающая инфраструктура. Казалось бы, будущее наступило. Ведь еще пару десятков лет назад такое и вообразить было сложно.

Но нет: текущее развитие технологий — это лишь первый шаг но сравнению с новыми горизонтами, которые открываются за пределами завтрашнего дня.

 Перспективные разработки не отменяют спутниковую навигацию как таковую, но значительно улучшают ее. Например, в современных смартфонах уже используется дополнительная функция позиционирования по вышкам сотовой связи. Однако спутниковый сигнал может полностью теряться в глухом лесу или внутри зданий.

Новые разработки из нашего обзора позволяют навигационным приборам «ориентироваться» на местности, даже когда спутники не видны, и к тому же способны осуществлять позиционирование значительно точнее — вплоть до 2 см.

Впрочем, спутниковые системы пока все-таки необходимы — неслучайно крупнейшие страны разворачивают собственные аналоги GPS и ГЛОНАСС.

ОРИЕНТИРОВАНИЕ ПО БАЗОВЫМ СТАНЦИЯМ

Определить местоположение сотового телефона можно и без спутников—по сигналам от вышек сотовой связи оператора. Правда, точность при этом значительно ниже — от десятков метров до нескольких километров в малонаселенных районах, где базовые станции расположены далеко друг от друга.

Как же работает эта система? Первый метод позволяет выяснить. какой базовой станцией в данный момент обслуживается мобильный телефон, и очень примерно определяет местоположение абонента.

Точность данного способа зависит от количества базовых станций и радиоусловий.

Во втором случае измеряется время прохождения сигнала до нескольких базовых станций, но это требует оснащения сети дополнительным и достаточно дорогим оборудованием.

Оба метода используются операторами сотовой связи и позволяют «мониторить» местонахождение ребенка или отслеживать передвижения друзей на карте при их согласии.

РАДИОПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ

Спутниковая навигация не отличается высокой точностью, к тому же она может оказаться недоступной. Новые разработки призваны повысить точность позиционирования и умеют определять местоположение даже при отсутствии сигналов от спутника.

Loсata: позиционирование с точностью до сантиметра

Система спутниковой навигации работает по следующему принципу: со спутника передается радиосигнал, в котором сообщаются точное время и текущее местоположение космического аппарата.

Данный сигнал поступает на приемник, а тот в свою очередь, зная точное время передачи сигнала и период, за который сигнал достиг приемника, может вычислить расстояние до спутника.

Проделав это с сигналами от нескольких спутников, находящихся в разных точках, приемник может довольно точно определить свое местоположение. Этот метод прост и надежен, хотя и не без некоторых оговорок.

 Смысл метода, который предлагают специалисты компании Loсata, приблизительно такой же, только вместо спутников здесь предполагается использование сети радиомаяков. Некая технология, подробностей о которой пока нет, позволяет этим маякам синхронизировать время с точностью до наносекунды и передавать сигнал о своем нахождении.

Благодаря этому приемник сможет вычислять свое местоположение еще более точно.

Преимущества системы состоят в том, что сигнал наземных маяков достаточно силен для того, чтобы проникать даже сквозь довольно толстые стены зданий, а кроме того, точность определения местоположения даже в закрытом помещении составит всего пару сантиметров.

Большинству людей такая точность, скорее всего, не понадобится, однако автомобиль, оборудованный подобной системой, сможет не только определить свое местоположение — также можно будет получить, к примеру, информацию о расстоянии до полосы встречного движения, до ближайших транспортных средств и т. д., благодаря чему движение станет более безопасным.

Множество возможностей открывает способность Loсata работать в закрытых помещениях. К примеру, если речь идет о магазине, то смартфон, поддерживающий стандарт Loсata, сможет довести вас не только до самой торговой точки, но и указать в ней конкретное место.

NAVSOP: самообучающаяся система навигации

 
Navigation via Signals of Opportunity (NAVSOP), благодаря использованию радиоволн различных диапазонов, сможет функционировать в таких условиях, в которых работа GPS затруднена или вовсе невозможна например, в лесу, внутри зданий и даже под землей. Также данная система способна работать в самых отдатенных точках планеты, например в Антарктике и Арктике, за счет использования радиосигнала спутников, вращающихся на низкой околоземной и геостационарной орбитах.

Разработчики NAVSOP считают основным преимуществом своего продукта то, что развертывание системы и ее функционирование не требует создания дополнительной инфраструктуры.

ПО, задействованное в NAVSOP, является самообучающимся, благодаря чему новые источники сигналов оперативно добавляются в существующую базу данных.

При этом в качестве таких источников могут быть использованы даже сигналы установок для постановки радиопомех либо подавления сигналов GPS.

Доктор Рэмси Фарагэр — сотрудник комнании-разработчика BAE Systems — поясняет, что для начала работы системы NAVSOP, то есть определения начального местоположения, и ее первоначального обучения сигнал GPS все же требуется, однако обязательным условием это не является. В целом, согласно планам разработчиков, данная система должна использоваться в паре с GPS: технологии станут дополнять друг друга и заменять в том случае, если работа одной из них окажется невозможна.

 Компания BAE Systems ориентирована на оборонные разработки, потому неудивительно, что система NAVSOP создается в первую очередь именно для военного применения.

К примеру, она может помочь солдатам, ведущим боевые действия в сложных городских условиях либо в отдаленных районах земного шара, или применяться для обеспечения безопасности беспилотников, поскольку использование NAVSOP позволит аппаратам защититься от воздействия на их навигационные системы.

Гибридные системы

Гибридные системы позиционирования способны не только определять местоположение с помощью GPS-спутников, но и ориентироваться на местности по другим радиосигналам, а также посредством гироскопов и акселерометров.

TIMU: эффективная навигация без радиосигналов

 
В основном вооруженные силы и транспортные компании применяют для навигации систему GPS.

Однако не каждый задумывается о последствиях возможной ситуации, при которой спутники GPS в силу каких-либо причин выйдут из строя или просто перестанут быть доступными.

И если для водителя на дороге потеря сигнала вызовет лишь некоторые неудобства, с которыми можно будет справиться, то для военных это будет означать невозможность оперативно ориентироваться на местности, что во многих случаях предопределит поражение.

Именно в силу этой причины множество научных организаций сейчас ведут работу над системами навигации, которые смогут работать автономно, без использования каких-либо внешних сигналов.

Так, ученые из Мичиганского университета разработали TIMU (временно-инерционную навигационную однокристальную систему), которая умеет определять местоположение в условиях  временного отсутствия доступа к сигналам GPS.

Навигатор выполнен в виде чипа, размеры которою меньше монеты, и содержит в себе три акселерометра, три гироскопа и схему сверхточных часов.

 Данные, полученные с датчиков системы, позволяют достаточно точно определить положение транспортного средства, которое начало свое движение из точки с известными координатами. Все датчики чипа занимают объем 10 мм3, располагаясь в трехмерном пространстве.

Чип состоит из шести слоев, толщина каждого из которых составляет приблизительно 50 микрон (что соответствует толщине человеческого волоса). Каждый из слоев имеет свою функцию, а все функции в комплексе обеспечивают работу системы навигации TIMU. Структура слоев и объединяющая их конструкция изготовлены из чистого кварца.

Этот материал обладает отличной прочностью, а также низкими температурными коэффициентами, что делает его идеальной основой дня объединения в единое целое нескольких сложных устройств.

Высокоточный чип для смартфонов

 
Современные устройства позиционирования, встраиваемые в планшеты, смартфоны и навигаторы, плохо работают не только внутри зданий, но и просто в условиях плотной застройки или в густом лесу. Ситуация может измениться благодаря выходу навигационного чипа Broadcom ВСМ 4752, который будет доступен уже в ближайшее время.

С его помощью высокой точности позиционирования можно будет добиться даже внутри зданий причем не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскостях. Это позволит узнать, например, на каком этаже вы в данный момент находитесь.

Подобных результатов удается достичь за счет совмещения данных, полученных от множества различных датчиков, а также благодаря поддержке большого количества протоколов беспроводной связи.  

Чип Broadcom ВСМ4752 поддерживает связь одновременно с четырьмя навигационными системами: ГЛОНАСС, GPS, SBAS и QZSS. Это позволяет получать данные с 59 навигационных спутников.

В качестве дополнительных навигационных точек используются сигналы вышек сотовой связи. В помещениях чипу помогают ориентироваться сигналы сетей Wi-Fi, Bluetooth, NFC и 4G.

Еще большей точности вертикального и горизонтального позиционирования позволяют добиться гироскоп, акселерометр, магнитометр, высотомер и счетчик шагов.

Источник: http://www.mirglonass.ru/navigaciya-bez-sputnikov/

Спутниковая навигация: GPS, ГЛОНАСС и другие

На смену бумажным картам местности пришли карты электронные, навигация по которым осуществляется с помощью спутниковой системы GPS. Из данной статьи вы узнаете, когда появилась спутниковая навигация, что представляет из себя сейчас и что ждет ее в ближайшем будущем.

Первые предпосылки

Во время Второй мировой войны у флотилий США и Великобритании появился весомый козырь – навигационная система LORAN, использующая радиомаяки.

По окончанию боевых действий технологию в свое распоряжение получили гражданские суда «про-западных» стран.

Спустя десятилетие СССР ввела в эксплуатацию свой ответ – навигационная система «Чайка», основанная на радиомаяках, используется по сей день.

Навигационный радиомаяк LORAN в Канаде

Но у наземной навигации есть существенные недостатки: неровности земного рельефа становятся преградой, а влияние ионосферы негативно сказывается на времени передачи сигнала. Если между навигационным радиомаяком и судном слишком большое расстояние, погрешность определения координат может измеряться километрами, что недопустимо.

На смену наземным радиомаякам пришли спутниковые навигационные системы для военных целей, первая из которых – американская Transit (другое название NAVSAT) – была запущена в 1964 году. Шесть низкоорбитальных спутников обеспечивали точность определения координат до двух сотен метров.

Читайте также:  Антенна с активным рефлектором

Сеть навигационных спутников вокруг Земли

В 1976 году СССР запустила аналогичную военную навигационную систему «Циклон», а через три года – еще и гражданскую под названием «Цикада».

Большим недостатком ранних систем спутниковой навигации было то, что пользоваться ими можно было лишь короткое время на протяжении часа.

Низкоорбитальные спутники, да еще и в малом количестве, были не способны обеспечить широкое покрытие сигнала.

GPS vs. ГЛОНАСС

В 1974 году армия США вывела на орбиту первый спутник новой в то время системы навигации NAVSTAR, которую позже переименовали в GPS (Global Positioning System).

В середине 1980-х технологию GPS разрешили использовать гражданским кораблям и самолетам, но на протяжении длительного времени им было доступно в разы менее точное позиционирование, чем военным.

Двадцать четвертый спутник GPS, последний требовавшийся для полного покрытия поверхности Земли, запустили в 1993 году.

В 1982 году свой ответ представила СССР – им стала технология ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система). Завершающий 24-й спутник ГЛОНАСС вышел на орбиту в 1995 году, но малый срок эксплуатации спутников (три-пять лет) и недостаточное финансирование проекта почти на десятилетие вывели систему из строя. Восстановить всемирное покрытие ГЛОНАСС удалось только в 2010 году.

ГЛОНАСС – изначально советская, а теперь российская альтернатива GPS

Чтобы избежать подобных сбоев, и GPS, и ГЛОНАСС сейчас используют 31 спутник: 24 основных и 7 резервных, как говорится, на всякий «пожарный» случай. Летают современные навигационные спутники на высоте порядка 20 тыс. км и за сутки успевают дважды облететь Землю.

Принцип работы GPS

Позиционирование в сети GPS проводится путем измерения расстояния от приемника до нескольких спутников, местоположение которых в текущий момент времени точно известно. Расстояние до спутника измеряется путем умножения задержки сигнала на скорость света.
Связь с первым спутником дает информацию лишь о сфере возможных расположений приемника.

Пересечение двух сфер даст окружность, трех – две точки, а четырех – единственно верную точку на карте. В роли одной из сфер чаще всего используют нашу планету, что позволяет вместо четырех спутников позиционироваться только по трем. В теории точность позиционирования GPS может достигать 2 метров (на практике же погрешность значительно больше).

Для точного позиционирования нужно минимум три спутника и земной шар (либо четвертый спутник)

Каждый спутник отправляет приемнику большой набор информации: точное время и его поправку, альманах, данные эфемерид и параметры ионосферы. Сигнал точного времени требуется для измерения задержки между его отправкой и приемом.

Навигационные спутники оснащаются высокоточными цезиевыми часами, тогда как приемники – куда менее точными кварцевыми. Поэтому для проверки времени осуществляется контакт с дополнительным (четвертым) спутником.

Навигационный чип производства компании Leadtek

Но ошибаться могут и цезиевые часы, поэтому их сверяют с размещенными на земле водородными часами. Для каждого спутника в центре управления системой навигации индивидуально рассчитывается поправка времени, которая впоследствии вместе с точным временем отправляется приемнику.

Еще одним важным компонентом системы спутниковой навигации является альманах, который представляет собой таблицу параметров орбит спутников на месяц вперед. Альманах, как и поправка времени, рассчитываются в центре управления.

Туристический навигатор Garmin eTrex 10

Передают спутники и индивидуальные данные эфемерид, на основе которых вычисляются отклонения орбиты. А учитывая что скорость света нигде кроме вакуума не постоянна, в обязательном порядке учитывается задержка сигнала в ионосфере.

Передача данных в сети GPS ведется строго на двух частотах: 1575,42 МГц и 1224,60 МГц. Разные спутники транслируют сигнал на одной и той же частоте, но используют кодовое разделение каналов CDMA. То есть сигнал спутника – всего лишь шум, раскодировать который можно только при наличии соответствующего PRN-кода.

Автомобильный навигатор NAVIGON 3300 Max

Вышеописанный подход позволяет обеспечить высокую помехоустойчивость и использовать узкий частотный диапазон. Тем нее менее, иногда GPS-приемникам все равно приходится подолгу искать спутники, что вызвано рядом причин.

Во-первых, приемник изначально не знает, где находится спутник, удаляется он или приближается и какое смещение частоты его сигнала. Во-вторых, контакт со спутником считается удачным только тогда, когда от него получен полный набор информации. Скорость же передачи данных в сети GPS редко превышает показатель 50 бит/с. А стоит сигналу оборваться из-за радиопомех, как поиск начинается заново.

Запущенный в этом году экспериментальный GPS-спутник USA-242 может похвастаться длительным временем работы (более 10 лет) и более точным позиционированием (до полуметра)

Будущее спутниковой навигации

Сейчас GPS и ГЛОНАСС широко применяются в мирных целях и, по сути, являются взаимозаменяемыми. Новейшие навигационные чипы поддерживают оба стандарта связи и подключаются к тем спутникам, которые находят первыми.

Американская GPS и российская ГЛОНАСС – далеко не единственные в мире системы спутниковой навигации. К примеру, Китай, Индия и Япония начали развертывать собственные ССН под названием BeiDou, IRNSS и QZSS соответственно, которые будут действовать только внутри своих стран, а потому потребуют сравнительно малого количества спутников.

Но самый большой интерес, пожалуй, вызывает проект Galileo, который разрабатывается Европейским союзом и должен быть запущен на полную мощность до 2020 года.

Изначально Galileo задумывалась как сугубо европейская сеть, но о своем желании поучаствовать в ее создании уже заявили страны Ближнего Востока и Южной Америки. Так что в скором времени на рынке глобальных ССН может появиться «третья сила».

Если и эта система будет совместима с существующими, а скорей всего так и будет, потребители только выиграют – скорость поиска спутников и точность позиционирования должны вырости.

Источник: https://itc.ua/articles/sputnikovaya-navigatsiya-gps-glonass-i-drugie/

Русский чип: запоздалый старт

23 июня 2015 года вслед за Intel, Samsung тайваньский производитель микроэлектроники United Microelectronics Corporation начал внедрение 14-нанометрового техпроцесса. Учитывая, что рынок чипов оценивается в 1,5 триллиона долларов в год, Тайбэй обеспечил себе безбедное будущее, по крайне мере, на ближайшее десятилетие.

Это событие широко освещается за рубежом. Россия, ясное дело, похвастаться такими достижениями сможет еще нескоро, хотя в условиях санкций эта тема становится особенно актуальной.

А ведь когда-то и мы были на лидирующих позициях в этой отрасли. Достаточно сказать, что в 70-х и в первой половине 80-х годов прошлого века наша страна по объемам продаж полупроводниковой продукции занимала второе место в мире, уступая лишь США.

Однако с началом перестройки разгром профильных институтов, КБ и заводов принял масштаб тотальной зачистки. Как результат, имеющий технологический разрыв между Америкой и Советским Союзом, а потом уже ельцинской Россией резко увеличился.

Десять лет назад он вообще напоминал непреодолимую пропасть. Такую информацию привел академик Российской академии наук Геннадий Красников.

Восстановление российской микроэлектроники началось с 2006 года. Первой ласточкой стала покупка заводом «Микрон» у компании STMicroelectronics оборудования для производства по норме 180нм с алюминиевой металлизацией на пластинах диаметром 200 мм.

Специалистам завода, вопреки многочисленным скептикам, все-таки удалось наладить производство. Это означало, что российская микроэлектроника фактически перепрыгнула через четыре поколения, хотя по-прежнему значительно отстает от мировых производителей чипов.

В сентябре 2012 года компания «Ситроникс-Микрон» объявила о старте продаж 90нм микроэлектронной продукции. Однако радость стартаповцам омрачили московские налоговики, потребовав налог в размере 2.2% от стоимости оборудования. Между тем во всем мире для инновационных производств действуют налоговые каникулы.

Сегодня основными заказчиками линии на топологии 90нм являются МЦСТ — производитель процессоров «Эльбрус» и НТЦ «Элвис», выпускающий цифровые сигнальные процессоры и микросхемы памяти.

20 февраля 2014 года «Ситроникс-Микрон» анонсировал освоение производства микросхем по нормам 65нм. Заказчиком также является МЦСТ. Речь идет об универсальном микропроцессоре «Эльбрус-4С», с пиковой производительностью в 50 гигафлоп.

Для сравнения: производительность процессора Intel i7 880 (техпроцесс 45нм) составляет 49 гигафлоп. Справедливости ради, «Эльбрус-4С» уступает более современному Intel i7−3900 (техпроцесс 22 нм), однако возможности данного российского вычислителя позволяют решать практически все задачи, стоящие перед оборонкой.

В настоящее время МЦСТ проектирует «Эльбрус-8С» серверного класса, с пиковой производительностью 150 гигафлоп. Позитивным моментом здесь является и то, что операционная система также российская.

Недавно на свет появился и первый российский микроконтроллер для электронных ключей MIK51SC72D, который может применяться в различных идентификационных и платежных картах. Он выполнен в топологии 180 нм.

В чипе реализована виртуальная машина Java и аппаратная поддержка биометрической аутентификации (верификация по отпечатку пальца). Разработка этой микросхемы свидетельствует о резко возросшем технологическом уровне.

Важно и то, что на всех этапах разработки этот чип не покидал территорию страны, что гарантирует отсутствие закладок. В итоге «Ситроникс-Микрон» получил сертификат безопасности EMVCo, став тем самым одним из шести предприятий, чьи чипы разрешены в платежных системах Mastercard и Visa.

Напомним, российские банки сейчас используют аналогичные микросхемы самых разных производителей — от американского Atmel до азиатского Renesas.

В условиях санкций и технологических ограничении, наложенных США из-за конфликта на Украине, появление MIK51SC72D фактически стало спасительным кругом для национальной платежной системы.

Однако в целом ситуация с отечественной микроэлектроникой скорее плохая, чем хорошая. В июле прошлого года американцы ввели стоп-приказ на поставку чипов для ГЛОНАСС.

Тогда вице-премьер Дмитрий Рогозин только развел руками, заявив: «К сожалению, до сих пор все эти чипсеты и модули приема сигнала ГЛОНАСС в Российской Федерации не производились, они производились в других странах». Правительство в новых условиях возлагает все надежды на импортозамещение.

Между тем, до известных событий 2014 года власти предлагали нашим разработчикам чипов наравне конкурировать с уже вставшими на ноги мировыми производителями. Вспомним историю универсальных электронных карт — УЭК.

7 июля 2010 года был принят закон № 210-ФЗ «Об организации предоставления государственных и муниципальных услуг», который регламентировал механизм внедрения государственных, муниципальных и иных услуг в электронном виде.

Законодатели ставили благие цели, обещая, что УЭК продублирует все основные документы гражданина РФ: паспорт, медицинский полис, страховое пенсионное свидетельство и банковскую карточку

Однако 1 января 2012 года, когда по закону № 210-ФЗ, собственно, и должна была внедряться УЭК, ничего в этом плане не случилось. И это несмотря на то, что «Ситроникс-Микрон» разработал все необходимые микроэлектронные компоненты. Производитель даже поставил компоненты для 150 тысяч карт УЭК, гарантируя ежегодный выпуск от 7 до 10 миллионов комплектов.

Выдача УЭК началась в трех пилотных районах только в июле 2012 года. В Астраханской области этот проект реализовывал Сбербанк, в Татарстане — Ак Барс, в Башкортостане — Уралсиб. Помимо того, что карта выступала как равноправный аналог выше перечисленных документов, с помощью её можно совершать все важные юридически акты в электронной форме.

Читайте также:  Рубильник перекидной

Эксперты подчеркивали: обязав чиновников, правоохранителей и членов их семей пользоваться только УЭК, можно было получить действенный механизм контроля над их расходами. И тут-то неожиданно в Минкомсвязь заявили об отмене обязательного распространения карты, мол, дорого.

В сентябре 2013 года правительственная комиссия по использованию информационных технологий решила внести поправки в закон № 210-ФЗ, в которых начало выдачи универсальной электронной карты установлено не ранее 1 января 2015 года. На сей раз, чиновники аргументировали очередной перенос тем, что производитель не гарантирует стопроцентную защиту от взлома УЭК.

Внедрение системы УЭК могло дать не только резкий антикоррупционый эффект, но и стать самым настоящим драйвером для роста российской микроэлектронной промышленности, поскольку пришли бы реальные деньги. Кстати, китайские производители чипов поднялись именно за счет электронных паспортов.

Другим примером эффективной государственной поддержки национальной микроэлектронной промышленности является успех знаменитого французского производителя чипов для цифрового телевидения — компании ST, которая встала на ноги тоже благодаря правительственной акции, правда, в ином приложении.

В свое время власти Франции обязали каждое домохозяйство обзавестись телевизионной приставкой Thomson, произведенной компанией SGSThomson — нынешней ST.

Такой подход позволил ряду стран практически с нуля создать национальную микроэлектронную промышленность, которая, кстати, зачастую представлена одним единственным производителем чипов. Например, в Германии это Infineon, в КНР — SMIC, во Франции — компания ST.

Что бы ни говорили в нашем правительстве, время глупо потеряно. Напомним, что технологию 65 нм, которую мы только начинаем интенсивно осваивать, американцы разработали еще в 2006 году, то есть 9 лет назад.

Скупость вложений в эту ключевую для нашей страны отрасль шокирует международных специалистов. Если американцы инвестируют в одно рабочее место в радиоэлектронной промышленности 402 тысячи долларов, то мы примерно 26 тысяч долларов (в КНР — 99 тыс., в Бразилии — 346 тыс., в Тайване — 297 тыс.).

Поэтому сегодня мы вынуждены надеяться на китайскую микроэлектронику, приобретая фактически на «авось», в том числе, и микрочипы категории space (для космических проектов).

Вопрос, выдержат ли они низкие и высокие температуры, вибрацию, воздействие тяжелых заряженных частиц, остается открытым.

Нашим же разработчикам потребуется еще лет пять, чтобы создать необходимую элементную базу для космических объектов.

Опять догоняем Америку, в которой, наверняка, давно уже бы работала сенатская комиссия по расследованию причин, вызвавших столь опасное технологическое отставание…

Источник: https://stockinfocus.ru/2015/06/24/russkij-chip-zapozdalyj-start/

GPS-модуль GYGPSV5-NEO на чипе NEO-M8N с активной керамической антенной

В процессе развития моего GPS-логгера, был получен новый модуль — GYGPSV5-NEO — с поддержкой GLONASS, причем, одновременно с GPS.

Модуль построен на чипе NEO-M8N; говорят, что NEO-7 позволяют определять положение только по GPS или только по GLONASS, и нужно между ними переключаться — наш же модуль определяет одновременно.

Посылка пришла в чёрном пакете с защитой от падений в виде нескольких слоев утеплителя:

Фото упаковки

GPS-модуль на чипе NEO-M8N с активной антенной был упакован в пакетик со штрих-кодом:В комплект также входит кабель, длиной 20см, вставляется он в разъём, пины которого продублированы на обратной стороне платы, что позволяет к ним подпаяться и не курочить ни кабель, ни разъемы (но нужно будет отодрать антенну):
Размерами (33мм x 33.5мм) данный модуль превосходит прошлый GY-NEO6MV2, из этого обзора:На поверхности антенны наклеек нет, есть какие-то две прорези и не по кругу пропаенное соединение (пайка прерывается как раз со стороны прорезей, может, это какая-то хитрая китайская задумка?):Приклеена к обратной стороне платы толстым, порядка полтора миллиметра, двухсторонним скотчем, отрывается поворотов:Экран антенны крепится к плате не в четырёх, как в прошлом модуле, а в двух местах — отпаивать удобнее:
На странице описания товара имеется принципиальная схема, «на борту» имеется микросхема с маркировкой «A983 2420» — это цифровой компас, его выводам SDA и SCL соответствует отдельная пара клемм на разъёме и проводков белого и синего цветов:Напряжение на встроенной «батарейке» при подключенном питании составоляет 3.1В, без — 2.8В.

Данный модуль спроектирован для любителей квадракоптеров, как в этом обзоре, я же планирую использовать его для записи трека в надежде на быстрый старт и более точное определение местоположения.

Качаем нужный софт отсюда — www.u-blox.com/en/evaluation-software-and-tools — я скачал u-center Windows, как с ним работать, я описывал в предыдущем обзоре, подключаем модуль к компьютеру через USB-to-TTL или любым удобным способом по последовательному потру и смотрим, что пишет нам модуль:$GNRMC,,V,,,,,,,,,,N*4D $GNVTG,,,,,,,,,N*2E $GNGGA,,,,,,0,00,99.99,,,,,,*56 $GNGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,99.99,99.99,99.99*2E $GNGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,99.99,99.99,99.99*2E $GPGSV,2,1,05,23,,,18,27,,,23,30,,,09,39,,,27*76 $GPGSV,2,2,05,48,,,27*75 $GLGSV,1,1,02,,,,26,,,,29*68 $GNGLL,,,,,,V,N*7A Это в помещении, как он ловит спутники под открытым небом, будет чуть ниже по тексту. Для удобства работы с NMEA, я выбрал для вывода данных только этот протокол на вкладке UBX>CFG>PRT. Нужно быть предельно осторожным и не отключить UBX на ввод, чтобы не потерять возможность работы с устройством из программы по этому бинарному протоколу!По хорошей погоде, с балкона второго этажа нашло несколько спутников:

Скриншоты

В принципе, на этом можно закругляться, но я решил перепрошить модуль. «Из коробки» при инициализации выводится такая информация:$GNTXT,01,01,02,EXT CORE 2.01 (75350) Oct 29 2013 16:15:41*5C $GNTXT,01,01,02,ROM BASE 2.01 (75331) Oct 29 2013 13:28:17*44 $GNTXT,01,01,02,MOD NEO-M8N-0*7A $GNTXT,01,01,02,PROTVER 15.

00*01 $GNTXT,01,01,02,GNSS OTP: GPS GLO, SEL: GPS GLO*67 $GNTXT,01,01,02,ANTSUPERV=AC SD PDoS SR*3E $GNTXT,01,01,02,ANTSTATUS=DONTKNOW*2D $GNTXT,01,01,02,FIS 0xEF4015 (79189) found*2D $GNTXT,01,01,02,LLC FFFFFFFF-FFFFFFED-FFFFFFFF-FFFFFFFF-FFFFFF69*3E $GNTXT,01,01,02,RF0 dev ok*04 $GNTXT,01,01,02,LLC=FFFFFFFF-FFFFFFED-FFFFFFFF-FFFFFFFF-FFFFFF69*23 $GNTXT,01,01,02,ANTSUPERV=AC SD PDoS SR*3E $GNTXT,01,01,02,ANTSTATUS=DONTKNOW*2D $GNTXT,01,01,02,PF=3FF*4BПосле обновления прошивки — такая:$GNTXT,01,01,02,u-blox AG – www.u-blox.com*4E $GNTXT,01,01,02,HW UBX-M8030 00080000*60 $GNTXT,01,01,02,EXT CORE 3.01 (107900)*33 $GNTXT,01,01,02,ROM BASE 2.01 (75331)*19 $GNTXT,01,01,02,FWVER=SPG 3.01*46 $GNTXT,01,01,02,PROTVER=18.00*11 $GNTXT,01,01,02,FIS=0xEF4015 (100111)*58 $GNTXT,01,01,02,GPS;GLO;GAL;BDS*77 $GNTXT,01,01,02,SBAS;IMES;QZSS*49 $GNTXT,01,01,02,GNSS OTP=GPS;GLO*37 $GNTXT,01,01,02,LLC=FFFFFFFF-FFFFFFED-FFFFFFFF-FFFFFFFF-FFFFFF69*23 $GNTXT,01,01,02,ANTSUPERV=AC SD PDoS SR*3E $GNTXT,01,01,02,ANTSTATUS=DONTKNOW*2D $GNTXT,01,01,02,PF=3FF*4B
Прошивку качал с официального сайта — u-blox 8/M8 Firmware v 3.01 for Standard Precision GNSS:
www.u-blox.com/sites/default/files/GNSS-FW3.01_ReleaseNotes_%28UBX-16000319%29_Public.pdf
www.u-blox.com/sites/default/files/UBX_M8_301_SPG.911f2b77b649eb90f4be14ce56717b49.bin
Новейший uCenter v8.21 не мог загрузить её, выдавая сообщение, намекающее, что устройство не оригинальное. Однако, скаченный по ссылке из этой статьи uCenter v8.2, отработал на «Ура»:Также, на всякий случай, перед прошивкой сохранил (1) конфиг, а потом загрузил его (2):Почему-то после перепрошивки некоторые опции не сохранялись, например ставлю галочки в UBX>CFG>ANT, нажимаю [Send] — галочки сбрасываются. Вышеупомянутое восстановление конфига из файла помогло! Собрал, всунул в бардачок, расположенный на раме велосипеда и поехал на базар — записывать трек начало аж через 7км после продолжительной остановке на базаре! (может, потому что в настройках GPS-модуля UBX>CFG>NAV5 был выбран режим пешехода?).

Траектория не очень, по крайней мере, в некоторых мобильниках лучше (визуалезировано через сайт www.gpsvisualizer.com/):

А чтобы визуализировать NMEA-файл через uCenter, нужно сначала записать небольшой ubx-файлик, затем добавить в него NMEA-строки из своего:Во время записи трека, модуль располагался вертикально в коробке возле алюминиевой рамы и питался от телефонного аккумулятора (3.7В), если расположить его строго горизонтально, как положено в квадрокоптерах и подать 5В, — уверен, точность и скорость работы возрастут.

Через 2 дня

При хорошем питании даже с балкона «сразу» ловит много спутников:Проехал 17 км — результатом доволен: трек пишет очень точно, я бы сказал, с точностью до 2 метров.

Так, движение по дороге на открытой местности:По городу между домов:в uCenter такая картина по спутникам:
Dynamic model в настройках UBX>CFG>NAV5 установлена как Automotive — то есть, я как бы автомобиль; выбрано на авось, может это тоже повлияло на точность.

Также, стоит напомнить о встроенном цифровом компасе, отсутствии корпуса у данного товара, и упомянуть о наличии дополнительных площадок для припаивания антенны.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Источник: https://mysku.ru/blog/china-stores/42223.html

Новые датчики ускорения (акселерометры) компании STMicroelectronics

2009 №2

В статье рассматриваются основные характеристики и особенности новых датчиков ускорения движения (акселерометров) компании STMicroelectronics, а также возможные области их применения.

Большинство интегральных акселерометров производится по технологии MEMS (микроэлектромеханических систем) и представляет собой датчики линейного ускорения. В этом качестве они используются для измерения углов наклона тел, сил инерции, ударных нагрузок и вибрации.

Эти устройства находят широкое применение на транспорте, в медицине, промышленных системах измерения и управления, инерциальных системах навигации. Особенную долю рынка MEMS-акселерометров составляют компьютерные и коммуникационные устройства.

Так, например, смартфоны компании Nokia построены на основе чипа компании STMicroelectronics модели LIS302DL.

Сегодня на рынке MEMS-акселерометров доминирует большая тройка производителей: Analog Devices, Freescale и STMicroelectronics.

Компания STMicroelectronics успешно развивает свою собственную технологию производства MEMS на базе поликристаллического кремния.

Сенсорный элемент датчиков ST, способный детектировать ускорение, производится с использованием процесса, получившего название THELMA (Thick Epi-Poly Layer for Microactuators and Accelerometers), который позволяет создавать поверхностные микромеханические структуры, прикрепляемые к подложке в нескольких анкерных точках и способные перемещаться в плане структуры. Эквивалентная схема сенсорного элемента представляет собой полумост, разбаланс которого при ускорении измеряется посредством интеграции заряда чувствительного конденсатора, питаемого импульсами напряжения. Номинальное значение рабочей емкости — несколько пикофарад, под действием ускорения максимальные вариации емкостной нагрузки составляют до 100 пФ [1]. Основные этапы развития и особенности технологии MEMS THELMA STMicroelectronics подробно изложены в трудах специалистов компании [3].

Акселерометры STMicroelectronics выпускаются в малоразмерных корпусах, в которые интегрированы сенсорный элемент и кристалл ASIC с аналоговым или цифровым интерфейсом SPI/I2C.

Текущая линейка акселерометров STMicroelectronics, рекомендованных для новых проектов (табл. 1), постоянно пополняется новыми изделиями, отражающими потребности рынка. В таблице красным цветом выделены новинки 2008 г.

, которые далее мы рассмотрим подробнее.

Таблица 1. Акселерометры ST

Обозна-чениеСтатусКорпусКраткое описаниеНапряжение питания(Vcc)РезонанснаячастотаЧувстви-тельностьПределы диапазонаускоренияВыходноенапряжение 0Gмин.тип.макс.тип.мин.ном.макс.мин.ном.ВВВГцГцВ/gggВ
AIS226DS План SO16L Инерциальный MEMS-датчик, 2 оси, акселерометр слабогоускорения с цифровым выходом для автомобильных применений 3 3,3 3,6 6 2
AIS326DQ Пр-во QFPN 28 7×7×1,9 Инерциальный MEMS-датчик, 3 оси, акселерометр слабогоускорения с цифровым выходом для автомобильных применений 3 3,3 3,6 6 2
LIS202DL Пр-во LGA 14L 3×5×1 MEMS датчик движения, из семейства «пикколо», 2 оси,акселерометр ускорения ±2/±8 g с цифровым смартвыходом 2,16 2,5 3,6 2000 8 2
LIS244AL Пр-во LLGA 16L 4×4×1,5 MEMS датчик движения, 2 оси, акселерометр ускорениядо ±2 g с аналоговым выходом 2,4 3 3,6 4000 0,42 2 1,5
LIS244ALH Пр-во LLGA 16L 4×4×1,5 Прецизионный инерциальный MEMS-датчик, 2 оси,ультракомпактный линейный акселерометр ускорения до ±6 g 2,4 3,3 3,6 2000 0,66 6 2
LIS302ALK Анонс LGA 14L 3×5×1 MEMS датчик движения, из семейства «пикколо», 3 оси,акселерометр ускорения до ±2 g с аналоговым выходом 3 3,3 3,6 2000 0,44 2 1,235
LIS302DL Пр-во LGA 14L 3×5×1 MEMS датчик движения, из семейства «пикколо», 3 оси,акселерометр ускорения ±2/±8 g с цифровым смартвыходом 2,16 2,5 3,6 2000 8 2
LIS302SG Пр-во LGA 14L 3×5×1 MEMS датчик движения, из семейства «пикколо», 3 оси,акселерометр ускорения до 2 g с аналоговым выходом 3 3,3 3,6 2000 0,478 2 1,65
LIS331AL Пр-во LLGA 16L 3×3×1,0 Инерциальный MEMS-датчик из семейства «нано», 3 оси,акселерометр ускорения до ±2 g с аналоговым выходом 3 3,3 3,6 2000 0,478 2 1,65
LIS331DL Пр-во LLGA 3×3×1,0 16L MEMS датчик движения из семейства «нано», 3 оси,акселерометр ускорения ±2/±8 g с цифровым смартвыходом 2,16 2,5 3,6 2000 8 2
LIS331DLF Развитие,образцы LLGA 16L 3×3×1,0 MEMS датчик движения со сверхмалым потреблением.6-разрядный, 3-осный акселерометр с цифровым смартвыходом
LIS331DLH Пр-во LLGA 16L 3×3×1,0 Прецизионный MEMS-датчик движения со сверхмалымпотреблением, 3 оси, с цифровым смартвыходом
LIS331DLM Развитие,образцы LLGA 16L 3×3×1,0 MEMS датчик движения со сверхмалым потреблением.8-разрядный, 3-осный акселерометр с цифровым смартвыходом
LIS344AL Пр-во LLGA 4×4×1,5 16L Инерциальный MEMS-датчик,очень компактный 3-осный линейный акселерометр 2,7 3 3,3 2000 0,3 3,5
LIS344ALH Пр-во LLGA 16L 4×4×1,5 Прецизионный инерциальный MEMS-датчик, очень компактный3-осный линейный акселерометр ускорения ±2/±6 g 2,4 3,3 3,6 1800 0,66 6 2
LIS3LV02DL Пр-во LGA 16L 4,4×7,5×1 Линейный 3-осный акселерометр ускорения ±2/±6 gс цифровым SPI/I2C интерфейсом 2,16 2,5 3,6 6 2
LIS3LV02DQ Пр-во QFPN28 7×7×1,9 Линейный 3-осный акселерометр ускорения ±2/±6 gс цифровым SPI/I2C интерфейсом 2,16 2,5 3,6 6 2
Читайте также:  Первый запуск устройства и поиск неисправностей

STMicroelectronics производит двух- и трехосевые линейные акселерометры двух видов — с аналоговым (рис. 1) и цифровым выходом (рис. 2).

Рис. 1. Блок-схема акселерометра ST с аналоговым выходом

Рис. 2. Блок-схема акселерометра ST с цифровым выходом

Особенности датчиков с аналоговым выходом:

  • аналоговый выход и дополнительный мультиплексированный выход;
  • 2 или 3 чувствительные оси;
  • устанавливаемый пользователем диапазон измерения: ±2,0 или ±6,0 g;
  • энергосберегающий режим:

Источник: http://www.kit-e.ru/articles/sensor/2009_02_28.php

NXP: EM773 — новый чип для счетчиков электроэнергии

Компания NXP Semiconductors объявила о выпуске микросхемы для счетчиков электроэнергии EM773 – первого в мире 32-битного решения на базе платформы ARM®, разработанного специально для счетчиков электроэнергии, не предусматривающих расчет размера оплаты.

Инфраструктура учета энергопотребления с использованием передовых методов (AMI) и «интеллектуальные счетчики» становятся все более популярными среди контролирующих органов и компаний-поставщиков коммунальных услуг, обеспечивая возможность внедрения более эффективных стоимостных моделей и тарифов, а также стимулируя потребителей к изменению режима потребления электроэнергии.

Микросхема EM773 от компании NXP выводит задачу контроля энергопотребления за рамки традиционного подсчета стоимости потребляемой электроэнергии, позволяя разработчикам систем с легкостью интегрировать функцию контроля расхода энергии практически в любые устройства, тем самым, делая эту информацию более доступной и интуитивно понятной конечному пользователю.

Благодаря микросхеме EM773, потребители электроэнергии – как частные лица, так и промышленные предприятия – смогут в реальном времени контролировать потребление энергии с помощью самых разнообразных устройств – начиная от «умных» штепселей, «умных» электроприборов и экологичной бытовой электроники и заканчивая электросчетчиками уровня жилых зданий, промышленных предприятий или даже серверных кластеров в центрах обработки данных.

Микросхема для счетчиков электроэнергии EM773 содержит блок измерений с однофазным измерением питания и мощности и интерфейс прикладного программирования (API), в значительной степени упрощающий разработку применений в области учета энергопотребления, не предусматривающего расчет размера оплаты. Микросхема EM773 от компании NXP построена на базе процессора ARM Cortex-M0.

«Экономией электроэнергии озабочены сегодня и бытовые и промышленные потребители, однако большинство современных электроприборов не позволяет контролировать фактическое потребление в тот или иной момент времени.

Умные устройства, способные измерять и сообщать о расходе электроэнергии пользователю, могут стать эффективным средством контроля энергопотребления», – говорит Рольф Хертель (Rolf Hertel), директор подразделения интеллектуальных измерительных устройств компании NXP Semiconductors.

– «Микросхема EM773 от компании NXP упрощает задачу контроля энергопотребления: она позволяет разработчикам, не обладающим глубокими знаниями в области метрологии, быстро разрабатывать применения для счетчиков, не предусматривающих расчет размера оплаты.

Представляя микросхему EM773, компания NXP способствует ускорению разработок инновационных устройств, способных изменить наши привычки в потреблении электроэнергии – дома, в дороге и на предприятиях».

Благодаря использованию мощной платформы ARM Cortex-M0, микросхема EM773 компании NXP способна выполнять самые сложные коммуникационные задачи, такие как обеспечение работы многофункциональных беспроводных стеков на базе шины m-bus, что позволяет быстро передавать данные об энергопотреблении внутри дома или предприятия и выводить их на другие устройства, например, персональные компьютеры или смартфоны. Стандартный демонстрационный набор для микросхемы EM773 поставляется с беспроводным счетчиком расхода энергии устройствами, подключаемыми к розеткам, который передает данные измерений с помощью беспроводной шины m-bus на специальный USB-ключ, в котором используются беспроводной передатчик OL2381 и микроконтроллер LPC1343 производства компании NXP.

Разработанный NXP блок измерений, доступ к которому осуществляется с помощью простого интерфейса прикладного программирования (API), автоматически рассчитывает активную мощность в ваттах с точностью до 1%, а также реактивную мощность, кажущуюся мощность, коэффициент мощности и даже суммарный коэффициент гармонических искажений (THD).

Кроме того, с демонстрационным набором для микросхемы EM773 поставляется приложение с открытым программным кодом для счетчика потребления энергии устройствами, подключенными к розетке, в котором интегрирована функция измерения энергопотребления в киловаттах в час (кВт•ч) с возможностью передачи данных для их отображения на экране персонального компьютера.

Мощная 32-битная платформа Cortex-M0 обеспечивает разработчикам систем производительность до 48 МГц при сохранении небольших размеров устройства и низкой стоимости чипа по сравнению с традиционными 8- и 16-битными микроконтроллерами.

Благодаря наличию встроенной флэш-памяти объемом 32 кБ и 8 кБ статического ОЗУ микросхема EM773 от компании NXP поддерживает сложные пользовательские программные приложения и позволяет создавать недорогие решения за счет сокращения числа необходимых внешних компонентов.

Дальнейшее снижение стоимости устройств, использующих микросхему EM773, возможно, благодаря наличию полного демонстрационного решения от NXP, а также поддержке стандартной среды разработки для платформы ARM.

Внутренняя архитектура EM773

Отличительные особенности

  • Система
    • Процессорное ядро ARM Cortex-M0 с рабочей частотой до 48 МГц
    • Встроенный контроллер вложенных векторных прерываний (NVIC)
    • Последовательный интерфейс отладки
    • Системный таймер циклов
  • Память
    • 32 КБайт FLASH памяти программ
    • 8 КБайт SRAM памяти данных
    • Поддержка внутрисхемного (ISP) и внутрисистемного (IAP) программирования посредством интегрированного ПО начальной загрузки
  • Цифровая периферия
    • До 25 линий ввода/вывода общего назначения с конфигурируемыми подтягивающими резисторами
    • Линии ввода/вывода могут использоваться в качестве источников прерывания по фронту или по уровню сигнала
    • Один сильноточный (20 мА) выход управления
    • Два сильноточных (20 мА) входа на выводах шины I2C в режиме Fast-mode Plus
    • Три таймера/счетчика общего назначения с общим числом входов захвата два и выходов сравнения десять
    • Программируемый сторожевой таймер
  • Аналоговая периферия
    • Измерительный модуль интеллектуального энергоучета с двумя токовыми входами и одним вольтовым входом
  • Последовательные интерфейсы
    • UART с генератором дробной скорости передачи данных, внутренней FIFO и поддержкой протокола RS-485
    • Одноканальный контроллер SPI с режимом SSP, поддержкой 4-проводного SSI и Microwire, внутренней FIFO
    • Интерфейс I2C с полной поддержкой спецификации шины, режимом Fast-mode Plus, скоростью передачи данных до 1 Мбит/с, с функцией распознавания множества адресов и режимом мониторинга
  • Система тактирования
    • Внутренний RC-генератор на 12 МГц с точностью 1% и опциональной возможность работы в качестве источника системной частоты
    • Кварцевый генератор с рабочей частотой от 1 МГц до 25 МГц
    • Программируемый тактовый генератор сторожевого таймера с рабочей частотой от 7.8 кГц до 1.8 МГц
    • Схема ФАПЧ, обеспечивающая работу ЦПУ с максимальной частотой без использования высокочастотного кварца. Может работать от системного тактового генератора или внутреннего RC-генератора
  • Управление питанием
    • Интегрированный модуль управления питанием (PMU) минимизирует энергопотребление в режимах сна (Sleep), глубокого сна (Deep-sleep) и максимально пониженного потребления (Deep power-down)
    • Три режима пониженного энергопотребления: Sleep, Deep-sleep и Deep power-down
    • Выход процессора из режима Deep-sleep посредством специализированной стартовой логической схемы, использующей до 13 функциональных выводов
    • Сброс по включению питания (POR)
    • Схема определения недопустимого падения напряжения с четырьмя независимыми пороговыми значениями для сигнала прерывания и принудительного сброса
  • Уникальный серийный номер идентификации устройства
  • Диапазон напряжения питания: 1.8…3.6 В
  • Диапазон рабочих температур: -40…+85°C
  • Поставляется в 33-выводном корпусе HVQFN
Рабочий прототип Печатная плата прототипа
Прототип USB-приемопередатчика
Прототип системы учета

Наличие и ссылки

Микросхема для счетчиков энергопотребления EM773 от компании NXP находится в массовом производстве, и ее можно приобрести уже сейчас. Демонстрационный набор для микросхемы EM773 будет представлен на стенде компании NXP на выставке Electronica 2010 в Мюнхене, Германия (зал A4, стенд 542).

Техническое описание микросхемы EM773 и всего программного обеспечения для счетчика потребления энергии устройствами, подключенными к розеткам, USB-передатчика и демонстрационных приложений для ПК можно бесплатно загрузить со страницы сайта компании NXP, посвящённого интеллектуальным счетчикам, по адресу www.

nxp.com/smartmetering.

Запросить образцы, средства разработки или техническую поддержку

Документация на EM773 (англ.)

Брошюра: Чип на базе ядра Cortex-M0 для безтарифных счетчиков элкектроэнергии (англ.)

Презентация: Решения для интеллектуальных систем энергоучета (англ.)

Презентация: Технический семинар по применению EM773 в интеллектуальных систем энергоучета (англ.)

Источник: http://www.ebvnews.ru/technical/nxp/2642.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector