CC BY
72
ОГЛЯДИ
УДК.621.396
AHAJH3 ТЕХН1ЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК GPS МОДУЛЮ ПРОВ1ДНИХ СВ1ТОВИХ ВИРОБНИК1В
Мрачковсъкий О.Д> Голуб МЛ.
В po6omi проведений аналгз техшчних характеристик GPS модулгв npoeidnux свг-тоеих виробникгв. Вказат шляхи гх рацюнального еикористання в системах
До основних систем визначення сучасних супутникових координат на-лежить метод тр1ангуляци, при якому навшащйний приймач визначае в!д-стань до навшащйних супутншав за часом розповсюдження радюсигнал1в. Для розрахунку географ1чних координат (широти i довготи) необхцща на-явшсть сигнал!в в!д трьох супутншав. Яшцо отримують сигнали вщ чоти-рьох супутншав i бшыне, приймач кр!м координат може розрахувати i ви-соту над земною по верхнею.
Сучасш системи супутниковоУ нав1гащУ
На сьогодшшшй день у р1зних стад!ях розробки або експлуатацй знахо-дяться три глобальн! системи супутниковох навшацй. Це американська Navstar, яку зазвичай називають GPS {Global Positioning System - глобальна система позициовання), росшська ГЛОНАСС i европейська Galileo. Ре-гюнальш системи, розраховаш на покриття деяких територт, розробляють Китай, 1нд1я i Японш. Американська GPS - це едина на сьогодншхшй день з повним супутниковим групуванням.
Для глобального i неперервного покриття Bciei земно! поверхш потр!б-но 24 косшчних апарати, як! б знаходились на кругових орб1тах в трьох орб!тальних площинах. Система, GPS мае 28 супутниюв, 4 з яких знаходиться в резерв! на випадок виходу 3i строю основних апараттв.
Орб1тальне групування росшськох системи ГЛОНАСС з-за вщсутност1 асигнувань у 90-xi роки минулого стор1ччя значно скоротилась, i на даний час в систем! працюе тшьки 11 супутншав. Ще 6 anapariB виведено з екс-плуатацп через несправшсть або так1, що витратили св!й ресурс. Разом з тим, за рахунок реалхзацп програми запуску нових косм1чних апарата oni-куеться, що до юнця року на орбт будуть працювати 18 супутншав, що повинно забезпечити практично 100% вщсоткове безперервне покриття територц Pocii. Повне розгортання системи плануеться до 2010 року.
Свропейська система Galileo поки що складаеться з одного апарата i те-рмш розгортання системи постшно вэдкладаеться. Розраховувати найбли-жчим часом на використання Galileo не доцшьно. Таким чином, бшышсть GPS - приймач!в сьогодш працюють т!льки з американською системою Navstar i оч!кувати на кардинальш змши найближчим часом не варто.
Супутникова нав1гац1я з розряду екзотики впевнено перетворюеться в масову технолопю. GPS - модулями оснащена все бшына кшыасть смарт-
144 Вкник Нацюнального техшчного ушверситету Украти "КП1"
СерЫ - Радютехмка. Радюапаратобудування.-2008.-№36
фошв, кишенькових комп'ютер!в, мобшьних телефошв, Все битыпе вико-ристовуються автомобшьш нав!гатори, охоронн1 та дйспетчерсыа автомобшьш системы. Активно розгортаеться ринок персонального мониторингу, прихованого стеження за рухомими объектами, пошуку загублених або ви-крадених ванташв.
Не дивлячись на велику р!зномаштн!сть навпацшного устаткування, виробншав набор!в м!кросхем для портативного обладнання , котр! оброб-ляють сигнали GPS (так званих GPS - чшсетш), можна перерахувати на па-льцях, а провщних виробюшв - навш» на пальдях одше! руки. В цш робот! ми розглядаемо характеристики основних GPS - чишв I модул1в на Тх основ!, що використовуються в приладах для масового ринку. Набори микросхем для спещал!зованих пристроив (геодезичного, морського, авхацшного чи военного застосування) не розглядатимуться.
GPS Ч1ПИ провщних виробнишв
Основ ними виробниками GPS - чшсет!в для портативних пристрош е SiRF Technology Inc i u-Blox AG. На баз! продукцн цих виробшшв працю-ють б!лын 90% портативних вироб1в i3 функщями GPS - нашгавдь Кр1м того, мпсросхеми для роботи з GPS виготовляють таю пганти як STMicroelec-tronics {STM) i Texas Instrumensts, а також менш в!дом1 - Mediatek Inc (MTK), eRide, Nemerix i u-Nav Microelectronics.
Основн! характеристики новггшх розробок пров1дних виробнишв GPS -чип!в подан! в табл.1. Ч1псети попереднього поколшня, яю ще використовуються, за своши характеристиками пом!тно програють.
Американсъка компангя SiRF Technology визнаний лгдер у виробництв1 GPS - чшсетав для портативних пристрохв та автомоб!льнох нав1гацп. Бли-зько 70% Bcix пристрош з ф^нкщею GPS у св!т1 мають чши SiRF. Ще на початку свого розвитку компанк кондентрувала свою увагу на розробку i виробництво мжросхем, а також внутр!шшх програм («прошивок») для них. Модул! на баз! чшсет!в SiRF виробляються багатьма шдприемствами по всьому свш, а знак «SiRF-powered» е для споживача знаком якосп. Компан!я SiRF виробляе декшька вар!ант!в чишв арх!тектури SiRF Star III. GSCSflLP - nioHep лшшки, i б!льш!стъ модул!в, що мають в своему склад! SiRF Star III, збудован! на його баз!. Однак розробки компани постшно удосконалюються, i з'являеться GSWSLTf - чш з малим споживанням i значно кращою чутливктю. Недол!к GSWSLTf- декшька напрут живлення, що вщсутне в GSW3LTif, котрий зараз е найб!льш вдалим i перспективним виробом SiRF. Одн!ею з останн!х розробок SiRF е технолопя SiRFDiRect, яка дозволяе визначити м!сцезнаходження при тимчасовш втрат! сигнал!в в!д супутншав. Дня цього використовуються допом!жн! датчики - проскоп i трьохкоординатний акселерометр в штегральному виконанн!. Спец!альне програмне забезпечення SiRFDiRect дозволяе з достатньо високою точшс-тю вирахувати координати при короткочясному зниканн! сигншив GPS.
Вкник Нацюнального техтчного утверситету Украши "КП1" 145 СерЫ - Радютехшка. Padioanаратобудування. -2008. -МЗ6
При зникненш сигнал1в на пер! од до 10 с внесена похибка не перевищуе 10 м. Технологш SiRFDiRect вже використовують виробники шнцевого спо-живчого обладнання.
Швейцарська и-В1ох - другий крупний виробник на ринку GPS -- чшсе-т1в i модул1в. До недавнього часу и~В1ох постачала своТ вироби в основному виробникам шнцевого обладнання , наприклад, чши и-В1ох використо-вуються в автомобшьному виробництв1 i мережному оснащенн! в мобшь-ному зв'язку. На сьогодшшнш день р1вень виробництва мжросхем и-В1ох складае близько 250000 штук на piK i мае тенденцию до зростання.
Поточна виробнича шншка компани включае чшсет Antaris 4, виробництва Atmel, з внутр!шшм програмним забезпеченням виробництва и-В1ох. Модули на баз! Antaris 4 (A TR 0635) виготовляе як и-В1ох, так i mini виробники. За основними параметрами ATR 0635 не ripuii в!д SiRF - GSC3J1LP. Але при застосуванш в умовах пог!ршено1 обсерваци або слабких р!вш сигналу «щшьшсть» вим!рювання погана. Перш! дан!, отримаш з викорис-танням ATR 0635 при холодному старт!, можуть в!др1знятися в!д реального м!сцезнаходження на 2-3 км.
За м!ркуваннями розробник!в нового чшсета, проблема «в!дхилень» при «холодному» старт! в ньому новнютю вирпнена. и-В1ох також пропонуе р!шення для визначення координат при зникненш сигнал!в GPS-Dead Reckoning. На в!дм!ну в!д SiRFDiRect, р!шення в!д и-В1ох призначено тшьки для автомобильного застосування и потребуе обов'язкового шдключен-ня до спидометра автомоб1ля, що в ряд! випадкзлз просто неможливо.
eRide - пор!вняно молода компашя, яка спещал!зуеться т!льки на розро-бщ GPS м!кросхем i модул!в. Чшсет цт компани Opus Ш (eOP3!OOQ) мае вслику надчутливють - 161 дБм, а за спожитою потужшстю цей наб!р м!к-росхем значно в!дстае в!д л1дер1в ринку. Наприклад, Wavecom використо-вуе р!шення в!д eRide в Fastrack Supreme для мониторингу рухомих об'ект!в. Для портативних пристроив з автономним живленням застосування вироб!в eRide не ращонально.
STMicroelectronics - св!товий riraHT у виробництв i нап!впров!дникових MiKpocxeM - також працюе над створенням малогабаритних GPS- ч!псет!в. На американському ринку STM мае продаж 20% GPS - мкросхем. На ев-ропейському ринку продаж GPS - мкросхем незначна ! не перевищуе одиниць процента. STM застосовуе специф!чну методику ощнки парамет-piß свого продукту. Так, чутливють вказано при теплому старт! з викорис-танням зовнпннього малошумлячого п!дсилювача, а час визначення координат при видимост! 50% ! р!внях сигнал!в не ripine - 130 дБм. Однак, не-зважаючи на так! хитрощ1, реальш характеристики значно поступаються конкурентам,
Цкавою особлив!стю процесорного ч!па STA2Q5& е можливють поста-чання у вивцдаому Kopnyci LQFP64, що дозволяе створити малосер!йн1 ви-
146 Вкник Нащонального техшчного ушверситету Укртни "КП1"
Серш - Радютехтка, Радюапаратобудуванши-2008.-№36
роби безпосередньо на 6a3i набору микросхем. Чшсети imirax виробшпав, як правило, постачаються в корпусах BGA, що дае можливють крупносе-ршного виробництва.
Азшсыа виробники GPS- мжросхем теж займають свое м1сце на ринку.
Як приклад, в табл. 1 наведет параметри чшсета Л/73318 тайвансько'1 Mediateklnc (МТК). Цей чш мае застосування i в зах1дних виробншав, на-приклад ф!рма «Garmin» використовуе його в деяких моделях нав1гатор1в. За даними характеристиками М73318 стогть на одному píbhí з найкращими розробками зах!дних виробнишв. Вщомо з практики, що GPS - приймача з чшами в1д МТК показують нестабшьну роботу при низысих температурах.
Таблиця 1
Характеристики Чшсети
Виробник SiRF u-Blox
Тип GSC3f/LP GSW3LTF GSW3LTif ATR0635
KijibK. канал is прийому 20 20 20 16
Чутлив., дБм Автоном. пошук -142 -142 -142 -142
Пошук -155 -155 -155 Даш вщсутш
Стеження -159 -159 -159 -158
S О Я Г -00 WL и" £ Холодний старт 35 35 35 34
Теплий старт 35 35 35 33
Гарячий старт 1 1 1 3,5
Холодний старт з A-GPS 1,5 0,6 0,6 5
Ä Р s Е2 Автономно 2,5 2,5 2,5 2,5
3 диференщал. поправками 2,0 2,0 2,0 2,0
Пщтримуе протоколи NMEASiRF binary AL3/F NMEASiRF binary AL3/F NMEASiRF binary AL3/F NMEA UBX ! binary RTCM
Частота оновлення даних, Гц 1 1 1 4
Напруга живлення, В 3,0 1,2 1,8 2,85 3,0 2,7-3,3 2,3-3,6 1,65-3,6
Потужшсть постшне стеження 62 50 50 62
споживання, мВт режим енерго-збереження 40 25 25 Дан! вщсутн!
Струм споживання в режим1 спокою, мкА Неведомо 5 5 5
Корпус, розм1ри, мм TFBGA, 7x10 TFBGA, 7x7 TFBGA, 6x6 BGA,, 7x10
Робочий д!апазон температур, С0 -40..,+85 -40...+85 -40...+85 -40...+85
Bíchuk Нащоналъного техтчного университету У крат и "КПГ' 147 СерЫ - Радютехшка. Радюапаратобудування. -2008. -№36
Характеристики Ч!псети
Виробник и-В1ох eRide STM МТК
Тип UBX-G5010 ЕорЗЮО STA2058 МТ3318
kijibk. канашв прийому 50 32 12 32
Чутлив1стъ дБм Автономнии по-шук -145 -161 -146 -146
Пошук з AGPS -160 Дан! В1дсутш Не шдгримуе Дан! в!дсутш
Стеження 460 -161 -159 -159
Ü о я г -о HL й- К iE Холодний старт 29 35 39 36
Теплий старт 1 34 34 33
Гарячий старт 1 1 2,5 1
Холодний старт з A-GPS 1 Дан! в!дсутн1 Не шдтримуе Дан! вщсугш
03 ST ч £ Автономно 2,5 2,5 2,0 Даш в!дсутш
3 диференщал. поправками 2,0 2,0 2,0
ГНдтримуе протоколи NMEA SiRF binary NMEA eSJP NMEA NMEA RTCM
Частота оновлення даних, Гц 4 1 Даш вздсутш 5
Напруга живлення, В 1,8-4,8 1,2 3,0 3,3 3,3 3,3
Потужшсть спожив., мВт пост!йне стеження 50 130 180 37
режим енерго-збереження Даш в!дсутн! 75 17 22
Струм споживання в режим! спокою, мкА 25 10 10 Невдамо
Корпус, розм1ри, мм QFN 8x8 QFN 7x7 LFBGA/LQFP 10x10 BGA 9x6
Робочий диапазон температур. С0 -40„,+85 -30...+85 -40...+58 -30...+80
Сучасш GPS - модул! для вбудованих додатшв
Разом з тим, використання мжросхем того чи шшого виробника продукту - ще не гарант нормально!* роботи. Характеристики чшсета можливо покращити (наприклад, застосуванням малошумлячого шдсилювача або смугового фшьтру), чи пог!ршити (наприклад, невдалим дизайном печат-но1 плати чи неправильною розводкою ланцюпв живлення). Нав!ть таю ßi-дом! виробники, як Nokia, невдалим дизайном можуть значно попршити чутливють GPS - приймача. Став вже класичним приклад - смартфон Nokia 95, чутливютю GPS - приймача якого споживач! були дшсно розча-роваш. Трохи покращити ситуацпо вдалося завдяки використанню Ä-GPS, для чого виробником було виготовлено спед1альне програмне забезпечен-
148 Шсник Нащонального технЫного ушверситету Украти "КП1"
СерЫ - Радютехшка. Радюапаратобудування.-2008.-№36
ня для смартфона. Тому, язоцо не плануеться крупноеершне виробництво продукту з функцшми визначення м1сцезнаходження з використанням GPS, можна використати готов! модуль
До вибору модул1в треба шдходити дуже обережно. Наприклад, вико-ристання модул!в u-Blox потребуе точного дотримання рекомендаций виро-бника, що в шшому випадку приведе до понижения чутливост! продукту. При використашп модул1в на баз! SiRF, виготовлених в!домими виробни-ками, обмеження по дизайну значно менди i вони не так! cyBopi. Наприклад, шмецысий виробник персональних трекер!в Telle використав для сво-го продукту Hyper Pro модуль на баз! чшу попереднього покол!ння. Для покращення характеристик його було зам!нено на модуль вщ и-В1оху який мае крашу чутливють та мале енергоспоживання. Результат виявився до-сить непередбаченим: чутлиисть виробу в цшому попршилась, модуль GPS постшно знаходився в режим! оч!кування сигналу ! енергоспоживання значно збшыпилось - одна з причин зняття Hyper Pro з виробнидтва.
В табл. 2 наведет основн! параметри достулних на ринку модул!в на баз! перспективних GPS чишв.
Leadtek Research Inc. - велика азшська компашя по виробництву GPS-обладнання. Разом з тим, Leadtek е великим аз!йським партнером SiRF ! традищйно виготовляе модул! на баз! чишв i#eï компани. Ланцюг вироб-ництва Leadtek вмицуе GPS - модул! для р!зного застосування - в!д персональних HaBiraTopiB до систем промислово!" телеметрп".
Модул! Leadtek. LR9101 LP i LR9102 найб!льш малогабаритш у свш модул!в GPS. Приймач LR91QILP мае застосування в пристроях персонально!' навггацп ! малогабаритних приладах. Наявшсть малошумлячого шд-силювача (MTTITI) у склад! LR9101LP дозволяе працювати з пасивною ан-теною, що знижуе енергоспоживання. LR91Q2 не мае у своему склад! МТПП i тому оптимальне використання його в пристроях з малогабаритною активною антеною, наприклад, в облает! автомоб!льно!' нав!гаци ! скритого стеження.
Для портативних пристротв з функцшми СРЗ-навнаци доцшьно вико-ристовувати цил!ндричн! антени Sarantel Geohelix, як! в!др!зняються в!д прямокутних практично нашвеферичною д1аграмою спрямованост!, що дозволяе розташувати прилад там, де буде краще працювати антена. Компа-нк Sarantel виробляе декшька вид!в цилшдричних антен, як пасивних, так i активних з модиф!кац!ями для зовшшнього i внутр!шнього застосування.
Модуль LR954ÊS, призначений для роботи з активною антеною, мае б!-лыш у пор!внянн! з LR91Q2 габарита. Приймач знаходить застосування в М2М- системах. Це диспетчерсьш системи на транспорт!, промислов! сис-теми телеметрп або системи синхрошзацп часу.
LR9552 -модуль з вбудованою керамшною антеною, розм!рами якоУ ви-значаються габарити. На його баз! створюеться смарт-антена, котра надае можлив!сть роздшити високочастотш сигнали GPS в!д шших ланцюпв в складних системах. Сферами використання смарт-антен стають як точн!
BiwuK Национального техшчного ушверситету Украти "КП1" 149 СерЫ - PadiomexHÎKa. Радюапаратобудування.-2008.-№36
припади вим1ру, на роботу яких впливае випром1нювання д1апазону GPS L 1(1575,42 МГц), так i силов! ланцюги, як! створюють потужн! завади прийому сигнал1в GPS. Другим вар1антом застосування модулю LR9552 можуть бути портативш прилади без жорстких вимог до габарит1в, але 3i скороченими термшами розробки. Використання LR9552 в цих випадках дозволяе значно зменшити час, необхщний для створення приладу. Компашя Tyco - в!домий виробник роз"ем1в, комутацшного обладнання i пасивних елеменпв виготовляе i GPS - модул!. Бшышстъ модушв Tyco збудовано на баз! ч!псет1в STM попереднього покол!ння i не мае попиту через низьку чутлив!сть. Одшею з останшх розробок компани - модуль А1080-л - збудований на баз! SiRF Star III. В!н мае цгкав! характеристики як за чутливктю, так i за габаритами. Модуль позиц1онуеться як ушверса-льний для роботи з активною антеною, Але по енергозбереженню в!н поступаеться не тшьки LR91Q2, a i LR954&S вщ Leadtek, тому застосування його в приладах з автономним живленням не ращоналъно. Недол!ком модуля також е в!дсутн1сть зовн1пшього екрана, що може негативно вплинути на завадост!йк!сть пристрою ! призвести як до зниження чутливост1, так ! до нестшкоТ роботи процесорно! частини за наявшстю значного електро-магштного випромшювання, наприклад в!д розташовано!' поряд антенн GSM в портативних приладах.
Таблиця 2
Характеристики Модул!
Виробник модуля Leadtek Tyco u-Blox
Тип модуля IÄ9101 LP/LR9W2 LR954SS LR9552 А1Ш-А NEO-4S
Тип чшсета SIRF Star III SIRF Star III SIRF Star III SIRF Star III Antaris 4
Чутлимсгь дБм Автономний пошук -155 -155 -142 -142 -142
Стеження -159 -159 -158 -158 -158
Час визна-чення TTFF,с Холодний старт 42 42 42 41 41
Теплий старт 35 35 38 33 33
Гарячий старт 1 1 1 3,5 3,5
Напруга живлення, В 3,2-5,0 3,2-5,0 3,2-5,0 3,0-3,6 2,7-3,3
Потужнкть, мВт 162/132 162 182 182 114
1нтерфейси UART 2 UART UART UART UART USB
Антена Пасивна/ активна Активна Вбудована Активна Пасивна/ активна
Розм!ри корпусу, мм 14x15x3 24x20x3 25x24x7 16x19x3 12x16x3
Робочий д!апазон 0 Г* температур, С -40...+85 -40...+85 -30...+60 -30..,+85 -40...+8 5
150 Шсник Нацюнального техшчного унгверситету Украши "КП1"
СерЫ - PadiomexHiKa, Радюапаратобудування.-2008.-№36
игляои
Таблиця 2 (продовження)
Характеристики Модул!
Виробник модуля и-В1ох eRide Trimble San Jose Navigation
Тип модуля LEA-4H LEA-5S Emd 3500/ Copernicus FV-MS
Тип чшеета Antaris 4 и-В1ох5 Opus III u-Nav Micro-electronis MI К
►Q 1 & Автоном. пошук -142 -145 -161 -142 Даш в!дсутн!
Стеження -158 -160 -161 -150 -159
Час визна-чення TTFF, с Холодний старт 41 29 35 39 41
Теплий старт 33 1 34 35 35
Гарячий старт 3,5 1 1 3 1
Напруга живлення, В 2,7-3,3 2,7-3,6 3,5-5,0 2,7-3,3 3,3-5,0
Потужшсть, мВт 114 120 200 94 182
1нтерфейси UART USB UART USB SPII2C UART UART UART
Антена Пасивна/ активна Пасивна/ активна Пасивна/ активна Пасивна Пасивна/ активна
Розшри, мм 17x22x3 17x22x3 25x25x3 19x19x3 28x20x3
Робочий диапазон 0 Г* температур, С -40...+85 -40...+85 -30...+85 -40...+85 -30...+80
Серед продукци и-В1ох основними е модул1 LEA-А. Хндекс Н означае ви-соку чутлив!сть модуля, а шдекс S - в!дсутшсть flash - пам'ят! !, в1дпов!д-но, можливост1 програмування. Як показуе досв!д, зм!на внутр1шньо1 про-грами GPS - модул!в практично школи не потр!бна, особливо в сершному виробницта. Кр1м того виробляються модул! з !ндексом А (спрощена мо-дифкащя, меншох вартост!), Т (спец!ал!зований модуль для синхрошзаци часу) i Р (модуль Í3 зниженим енергоспоживанням). Однак характеристики цих модул1в noMÍTHO ripnii LEAAH i в таблиц! не вказан!.
Модуль NEO-AS - нова розробка компанп, котра в!др!зняеться в!д LEA-AS значно меншими габаритами. Сьогодн! u-Blox випускае модул! трьох типорозм!р!в. Це вже застар!лий розм!р TIM, що виробляеться для сумюно-ctí з минулим поколшням GPS - модул!в компанп, основний на сьогодн! LEA i новий типорозм!р NEO. Be! нов! розробки модул!в pin-to-pin cyMicm з модулями минулого поколшня. Типорозм!р NEO ~~ 12* 16мм - компашя також общяе шдтримувати в наступних розробках.
Bíchuk НацЬнального техшчного университету Украти "КП1" 151 С ерш - Радютехтка, Радюапаратобудування.-2008.-М36
Модул! LEA-5, збудоваш на баз! нового чшсета и-В1ох-5 тшьки почина-ють надходити в сершне виробнидтво. В!дмшшстю нового набору и-В1ох-5, за заявами виробниюв, е можливють роботи з европейською системою супутниково1 нав1гац!1 Galileo, чим i пояснюеться бшьш висока вартють модул!в LEA-5. Однак в дшсносп справи складаються набагато ripnie. П!д-тримка Galileo реал1зована тшьки на piBHi рад1о тракту, а внутриння про-грама и-В1ох-5 на сьогодш не може працювати з европейськими нав!гацш-ними супутниками. 3 шшого боку i сама система Galileo, як було вказано, практично не д1ездатна до сьогодшшнього часу.
Trimble - одна з давшх компанш-виробнишв GPS обладнання. Вона ви-робляе широкий спектр обладнання: продукщю военного призначення, для морського та повггряного транспорту, геодезшне обладнання, системи точного часу на баз1 GPS. Компашя намагаеться вийти на ринок споживчих пристрогв ! для цього був розроблений модуль Copernicus на баз! чшсета компани u-Nav Microelectronics. Вщмшшстю модуля е низьке енергоспо-живання - 94 мВт, але дуже низька чутливють модуля не дозволяе викори-стовувати його в персональних приладах, що робить неможливим його широке застое у вання.
Модуль eMD3500F компани eRide, збудований на чшсет! Opus 1П, мае гарну чутливють, але дуже велико енергоспоживання не дозволяе викорис-товувати цей пристрш не тшьки в портативних пристроях, айв охоронних системах автомобильного застосування. Можлива область використання модуля - диспетчерсыа транспортш i стацюнарн! системи. В якост! модуля з ninceroM МТК в табл. 2 приведений FV-M5 в!д San Jose Navigation.
Росшський ринок ОР8'МОЩуЛ1В,
Основними споживачами (Ж?-модул!в е виробники спещал!зованого обладнання, що виходить пор!вняно невеликими серхями - до десятюв ти-сяч на рис. Продукта, що виробляеться бшышши сериями, як правило, створен1 безпосередньо на баз! GPS — чшсетш, що дозволяе знизити co6i-вартють. Серед спещал!зованих пристрош вир!зняються: традицшш - ви-робляються довгий час, перспективн! - знаходяться у стадп розробки, або виробнидтво яких тшьки розпочалось. До традицшних продукпв вцщо-сяться охоронш автомобшьш комплекси та диспетчерськ1 транспортш системи. Значними виробниками охоронних систем на баз! GPS - нав1гащ1 е «МегаПейдж», «Си-Норд», «Альтоника». Особлив!стю використання GPS - приймач!в в цих системах е занизьке енергоспоживання у «сплячому» режим! i мшмальний час «холодного» старту. Зазвичай, використовуеться активна або смарт-антена. Габарита не мають суттевого значения i тому бшышсть виробншав використовують модул! з чшсетом SiRF (LR9548S, LR9552 чи аналопчш) або модул! LEA-4H/4S. Диспетчерсыа транспорта! системи розробляють як ri caMi охоронш, так ! mini, наприклад «Талисман», «Гейзер». На в!дм!ну вщ охоронних, вони мають достатш чутлив!сть
152 Вкник Нащонального техшчного ушверситету Укршни "КПГГ
СерЫ - Радютехшка. Радюапаратобудування.-2008.-№36
GPS - приймача i споживчу потужшсть в активному режимт Часом i дис-петчерсью, i охоронн! системи мають аналопчний комплект бортового об-ладнання. Тому використовуються tí сам! GPS - модул!, тим бшьше, що вони задовольняють bcím вимогам.
До перспективних входять прилади персонального мониторингу, мош-тор инг домашшх тварин, прилади таемного стеження, а також закладки для знаходження загублених або викрадених об'ект!в. Прилади персонального мониторингу (трекери) росшського виробництва поки що вщсутн! на ринку, але ix розробка йде повним ходом. Декотр! росшськ1 компанп про-понують трекери заруб1жних виробниюв, котр1 штегруються у системи мошторингу. До таких вироб1в вцщоеяться TR-102, РГ-ЗОО в!д компанп Gemtek, а також S-911 вщ Laipac.
У сегмент! приладав для таемного спостереження компания «Си-Норд» одна з перших випустила моб!льний блок МБ-05. Це повшстю автономний продукт в герметичному Kopnyci, призначений для таемного встановлення на транспортному засобт Альтернативою дього рппення е герметичний корпус до трекер!в, запропонований Laipac. Кр!м забезпечення сттйкост! до зовшшнього впливу, корпус мае акумулятор для забезпечення тривало!" автономно!' роботи.
1з росшських компан!й тшыеи «Цезарь Сателлит» пропонуе продукт Cesar Tracker, призначений для пошуку викрадених автомобшв. Але дей прилад не мае GPS - приймача i визначае м юцезиахо дженпя за допомогою радюпеленгацп. Заруб!жне виробництво продукт!в дього класу í3 наявшс-тю GPS -модуля можна видшити Picotrack компанп СеТЕС. Цей прилад може використовуватись або як закладка, або як прилад для таемного спостереження. В останньому випадку Picotrack встановлюеться в захищено-му Kopnyci з посиленим акумулятором. Не дивлячись на зовшшш в!дм!н-ност! i на 30bcím р!зш зони застоеування перспективних вироб1в, вимоги до GPS- приймача дуже жорсткк мшмальне енергоспоживання в активному i «сплячому» режимах, висока чутливкть, малий час визначення координат, компакт габарити та стшшсть до зовшшшх фактор!в. KpÍM того модул! иовинн! працювати на пасивну антену (для низького енергоспоживання). Достатньо добре задовольняють вс! ц! вимоги, як видно з табл. 2, тшъ-ки LPS 101 LP в!д Leadtek i NEO-AS в!д u-Blox,
Для покращення точност! визначення координат створен! системи внесения диференц!йних поправок (SBAS), передан! через спец!альн! супутни-ки, як! знаходяться на геостац!онарних орб1тах. Сьогодн! !снують наступи! системи; американська WAAS, европейська EGNOS i японська MSAS. Пла-нуегься також створення аналопчно! системи в 1ндп. Користування системами безкоштовне, i можливе покращення точност! визначення мюцезна-ходження у п!втора~два рази. SB AS шдтримують вс! модул! (див. табл.2), Спад зауважити, що отримання усшшного результату при використанн!
BicHUK Нацюнального техшчного ушверситету УкраТни "КПГ' 153 Cepin - Радютехмка. Радюапаратобудування.-2008.-№36
цих систем досягаеться тшьки на територи тих краш, котр1 створили i шд-тримують 1х роботу. А це США, Свропейський союз i Япошя. За межами вк азан их територш иохибка може як зменшуватися, так i збшынуватися. Окр1м того, европейська EGNOS працюе в шлотному режим! i бувають тривал1 штервали часу(декшька годин), коли використання EGNOS привносить не очшувану корекцно, а значну додаткову помилку.
Для скорочення часу першого визначення координат при «холодному» старт! (TTFF) можна використовувати систему A-GPS. Суть й роботи скла-даеться з наступного. Для визначення координат GPS - приймач повинен мати точш параметри орбп: Bcix супутшшв (ефемериди), з яки ми вщ працюе (отримуе щ дан! з супутник!в). Осюлъки швидюсть передавання даних в канал! «супутник - GPS - приймач» складае десятки кшобгг за секунду, для передавання ефемерид потр!бно не менше 30 с. Це значения i визначае час «холодного» старту. Але, якщо е можлив!сть отримати ефемериди по наземному каналу (провдаому чи безпровщному) i ввести i'x в GPS - приймач, то час «холодного» старту знизиться багаторазово. A-GPS пщтриму-ють вс! модул!, наведен! в табл. 2.
Ще одним засобом покращення споживчих характеристик GPS - при-ймач!в е використання шерщйних датчиков (проскопа! трьохкоординатно-го акселерометра) ! обчислення координат за i'x даними при в!дсутност! сигнал iB супутник!в. Ця технология реализована в SiRFDiRect i зручна для пе-рспективних прилад1в, тому що не потребуе шдключення до зовшшшх да-тчиктв, а штегральний акселерометр, який е в цих пристроях дозволяе ви-значити факт pyxoMocri об'екта.
Модул1 ГЛОНАСС/СЖ?: проблеми i перспективи.
Бшышсть великих росшських кампашй is власними системами мошто-рингу рухомих об'ект!в активно сп1вроб!тничають i3 структурами МВС5 МНС, мш!стерством транспорту. Постановою уряду РФ зазначено використовувати апаратуру ГЛОНАСС на вс!х морських та р!чкових судах, а та-кож на зал!зничному i автомобшьному транспорт!, якщо в!н використову-еться для перевезення пасажир!в та небезпечних вантаж!в. Розробкою су-м!сних Г Л ОНА С C/GPS - приймач1в займаються Хжевський радюзавод, PIPB, РНП КП, КБ «Навис»,HIIMA «Прогрес». Майже Bci продукта росшських шдприемств в!дстають в!д р1вня GPS ~ приймачхв 1ноземних вироб-ник!в приблизно на 10 рок!в. Це стосуеться габаритгв, енергоспоживання ! чутливост! ирилад!в, !ноземш виробники теж зацкавилися розробкою су-м!сних приймач1в. Так канадською Laipac було зроблено ГЛОНАСС/(Ж5-модуль TF- 50. Але в минул ому роц! в!н був знятий з виробництва через вщеутшеть попитую осюльки не витримав конкуренци з GPS- модулями л!-дер1в ринка як за параметрами, так i за щною.
Перспективним е росшський модуль МНП-МЗ виробництва Хжевського радюзаводу. За характеристиками цей модуль не тшыси не поступаеться небагатьом сушсним ГЛОН AC C/GPS-moдулям як росшських, так !нозем-
Шсник Нацюнального техшчного ушверситету У краш и "КП1" СерЫ - Радютехшка. Радюапаратобудування.-2008.-М36
них виробниюв, а й наближуеться до сучасних GPS модулш середнього класу. €диний параметр, за яким MHÏÏ-M3 програе -енергоспоживання (900 мВт), Тому цей модуль застосовуеться переважно в пристроях мош-торингу i в областях, де вимагаеться використання системи ГЛОНАСС).
При вибор1 модуля для конкретного застосування слщ враховувати не тшьки техшчш показники, а й гарант!!' стаб!льних постачань, незмшнють характеристик вщ napTiï до парт!!", вщ екземпляра до екземпляра, наявшсть детально!' документацп. Зараз користуються попитом модул! з низьким споживанням (до 160 мВт), малими габаритами (площею до 200 мм2) i ви-сокою чутливютто (не ripnie 158 дБм). Задовольняють вс!м вимогам факти-чно тшьки модул! на 6asi SiRF Star III i u-Blox, як! в основному i конкуру-ють на ринку, Продукц!я и-В1ох в1др!зняеться бшьш низьким енергоспожи-ванням, пор1вняно з модулями на баз! SiRF, Цпсаво, що попит на модул! на баз! и-В1ох-5 значно вище, шж попереднього поколшня. I виробник у май-бутньому общяе його зменшити шляхом зниження напруги живлення.
Розробники Tyco в одному з нових модул!в знизили напругу живлення до 1,6В. Leadtek постшно вдосконалюе свою продукщю, енергоспоживання LR9101 LP. у пор!внянш з LR9101, нижче на 60 мВт. Чутливють GPS -приймач!в, за заявами розробниюв ч1псет!в, наближаеться до теоретично!' меж!, тому актуальною стае технолога A-GPS, яку вже засто сову ють и-Blox, i SiRF, а також використання !нерц!йних датчишв. Запровадження технологи' SiRFDiRect дозволить контролювати м!сцезнаходження об'ект!в в умовах MicbKoï забудови практично постшно. Альтернативна технологш Dead Reckoning вщ u-Blox призначена переважно для автомобшьно!" галуз!.
Другий потенцшний спос1б покращення характеристик - використання сумкних модул!в. П!дтримка Galileo, зроблена ! в и-В1ох 5, поки що не працюе через проблеми само!' европейсько!' супутниковох' системи. Росш-cbKi сум!сн! модул! ГЛОНАСС/(7Р£, серед яких МНП-МЗ, на сьогодн! вщ-стають вщ сучасних <Ж?-модул!в за енергоспоживанням, цшою ! можуть використовуватись лише в вщомчих штересах. Jlirepaiypa
1.1нформащйн1 ресурса: gps - profi.ru, tor. GPS. - club.ru, unitest.com
Ключов1 слова: GPS-Hasiraum, нав!гад1я, ГЛОНАСС, визначення мюцезнаходження
Мрачковский О. Д., Голуб М.А. Анализ технических характеристик GPS модулей ведущих мировых производителей Проведен анализ технических характеристик GPS-модулей ведущих производителей. Указаны пути их рационального применения в устройствах Mratchkovsky O.D., Golub M.A. The analysis of characteristics GPS of modules of the conducting world manufacturers The analysis of characteristics of GPS-modules of the conducting manufacturers is carried out. The ways of their rational application in devices are specified
Вкн ик Нацюнального техшчного ушверситету У крат и "КГИ" 155 Серы - Радютехшка* Радюапаратобудування.-2008.-№36
