CC BY
38Продолжение. Начало 6 № 7'2001
GPS
взгляд изнутри
Дмитрий Хрусталев
microem@iname.com
6Р5-модули фирмы р-В1ох
Швейцарская фирма р-В1ох выпускает не только модули ИМ. рассмотренные п предыдущей стати*, » также и миниатюрные модули СР5 приемника 1*8-М51Н н модули приемника 0Р$ Р$11:. В их <к ноие — БНИ^аг 1/1.Х архитектура (рис. I). включа »шая и себя:
микросхему радиочастот ною пн тсрфейса
0КР1/ЬХ;
• цифровой сигнальный процессор СЯ1’1/1.Х со встроенным узлом часов реального прсменп КТО;
• центральный К1ХС процессор ШТЛСН1 М1-7020;
• ЯКАМ объемам 1 Мб пт;
• флэш-память объемом 8 Мбит для Ы’Я-МЧ!I-., •1 Мбит для ПРЯ РМЕ;
• мллошумншии усилитель (МШУ);
• фильтр, кварцсиые резонаторы и т. л.
о)
А
яте Г
0SP1.U
Я» 1,0
Дфкииима
т~1
lUpo-
адвор
Ж
Ж
GPS-PS1E
б)
l№S !<г*КЦМ)|
Рис. 1. Сгру*туримв схемы модулой GPS-MSIЕ и GPS-PSIЕ
Pit [
Одно из главных отличий модулей GPS-.MSII.I GPS-PSIE иключаетси и их геометрических ряэде* pax. GPS-MSIE иыполнси » корпусе, совместимом с! PI ('< s.-I. Aii.J <29,5x735 мм), a GPS PM I пышшя-] на плате и имеет рзлмери 82,5x32x8.5 мм.
Оба модуля поддерживают формат данных NMH или SiRI. Режимы работы аналогичны режимам модуля ТІМ: режимы запуска — холодный старт, ка лый старт, горячий старт и повторный захват; ров* мы работы — нормальный, TricklcPowcr. прикуп- ] тельной прнпязки (фиксации).
Модуль GPS-MS1!
Основные параметры модуля модуль GPS-MSIE приведены в табл. 1.
Номинальное напряжение питания модули — 3,3 В при гоке потребления до N0 мА. Напряжете батареи резервного питания — 2-3,6 В при гокеооз греблепия 8 20 мкА.
При использовании поставляемою НО 1.32 н пмше модуль поддерживает четыре п нательных канала обмена данными при н.ш| логических уроиней 3,3 В. 11рн необходимости i»tj*j хода на 5*вольтовую логику дополнительно по буется использовать внешний драйвер, напрк МАХ3232. Неиспользуемые выводы КХ_|0;1|1 RX J2:3) следует обязательно соединить с полая! тельным выводам источника питания Vcc.
I la рис. 2 прніїедена схема расположения иыноазв! модули GPS-MSIIL
-гг:
ИМ?
Рис. 2. Схема располохемиш іімодоі модуле GPS-MSIE
Таблица 1. Основные параметры модул» модул» GPS-MS1Е
Параметр Величина
Тип приемиико дмапоюи 11. код С/А, 12-*ональ»шй
Максимальна» скорость обоомеми*. Гц * - I
Точность При ОИПЮЧОИМОМ режиме БА не хуже 5 м
Точность при «ключеимом режиме &А координаты — не хуже 21 м; «рема — ± 180 ис
Точность при «клоченном режиме БА • режиме [КлРЭ координаты — ие хуже 2 м, *рем« —160 ис
Типоюе »рем* дохвото сигиопо со слутиико*. с холодный старт — 60;
теппый старт — 45;
горячий стар» — 2-6
Врем* повторною дохната сигнала, мс 100
Ограничение при жеалуатоции приемника •ысою ие более 18000 ч скорость не более 515 м/с
Для запуска приемника и работу исобходи МО ВЫПОЛНИТЬ прицеленную ІІИЖС ИОСЛСДОВа-тсльиость операций:
1. Подключить к модулю антенну при помо щи разт>ема тина SSMT.
2. Подключить питание: Vcc к кыводам
I. 19, 23. 42: GND к выводам 2. 21. 22. 41. < ипіол RI-SETармируется автоматичедш (контроль — на иывод 8).
3. Соединить конфигурационные выводы 7 и
II (NM1 и WAKEUP_N). При лох» булет обеспечена работа приемника как н нормаль ном режиме, гак и в(«сжиме Trickle Power, 1-е-
III же приемник будет использоваться толь ко и норм.шыюм режиме, то следует вывод 7 (NMI) подключить к Vcc, а выводы И |WAKEUP_N) и 12 (WAKfcUP) остапить сво-боднымн.
4.1Іоследопателміис данные GPS снимаются с порта 0. Порт I следует использовать для коррекции данных и режиме DGPS.
5. При использовании активной антенны, на пряжение для нее снимают с пыиода 20 (V_ANT). Рекомендуется п эту цепь вклю чить малошумящий стабилизатор нопря женим, например І.Р2988, LP2982 фирмы National Semiconductor или ADP3307 Analog Devices.
<). Батарею резервного питаппя подключают к пыполу 23 (Vb.n). Если же она не используется, то этот им под соединяют с GNU.
7. Сигнал I ITS (I ими./с) снимают с вывода I3IIPPS).
На рис. 3 приведена схема включения модуля приемника при работе в нормальном режиме или режиме Trickle Power. Обратите внимание, что при обновлении программ ного обеспечения вывод 9 (TESTJ) соединяют с Vcc.
Модуль GPS-PS1Е
Основные параметры модуля GPS-PSIE || аналогичны параметрам модуля GPS-MSIE I (см. табл. I).
І Іомипальиое напряжение питанім модуля — ЦЦ 5 В при токе потребления ло 150-170 мА. I Іапря :[ женне батареи резервного питання — 2-3.6 R 1 при токе потребления 8-20 мкА. Модуль не I имеет защиты от статическою электричества и I переполюсовки.
Основной формат выходных данных — I SiHF, хотя можно перейти и на формат И NMEA.
Для запуска приемника необходимо пол-| ключи п. внешнюю антенну через разъем тн I па SSMT или SMB (для модуля GPS PSIE-S). У Далее подключить к источнику питання на
пряжением 5 В вывод 2 (Vcc). а вывал S — на землю. Вата рею резервного питания подключают к выводу 6 (Vbat I. Исли се исполь юна ИНН не іребусіСЯ. м* пот вывод соединяют L GND. Выводы последовательного интерфейса I. 3, 5. 7 совместимы с 3,3 вольтовой KMOII логикой.
GPS-чипсеты фирмы Philips
В отличие от продукции компании ТІМ. предназначенной для построения малогабаритных нлп встроенных приемников (il’S. приемники GPS на основе чипсетов фирмы Philips предназначены прежде всею для нспользова пня в навигационных устройствах, где габариты и вес модуля такою приемника некрнтнч ны. (Соответственно, приемники на элементной базе Philip), обладают более высокими техпнче скимн характеристиками. Точность определе пня ими координат не хуже 5 м. Приемки ни поставляются в комплексе с программных! обеспечением, что значительно упрощает ре і пение практических вопросов по их исполью ванню в навигационной системе. Их основное назначение определение координаї на суше или на море н определение точною времени. Ирнемнпкн имеют такую конструкцию, при которой обеспечивается прЬстос сопряжение их с беспроводными терминалами систем связи и обработки данных.
Состав и технические возможности
Основу GPS приемников Philipsоставляет чипсет, в состав которого входят две микросхемы — микросхема предварительной обработки радиосигналов UAAI570 и процессор сопряжения SAA1575.
Мнкросхехіа UAAI570 представляет собой стандартный приемник сигналов, переда нас мых в широком спектре с двойным нреобра
зованием частоты. Он разработан таким образом, что позволяет использовать недорогие внешние фильтры н кварцевые резонаторы общего назначения. При расположении ан генной системы в непосредственной блнлос in or приемника применения внешнего млло-шумяшею усилителя (МШУ) не требуется.
Процессор сопряжения S А А157 5 включает в себя мнкрокоитрзллерное ялро и корреляционные приемнши. необходимые для леко днровлннн сигналов GPS. поступающих с микросхемы нредвфительиой обработки рл ДНОСИ1Н.1ЛОВ. Применение внешней стлтнче скои RAM позволяет использовать его в при ложениях с малым потреблением. Во внеш ней памяти ROM/EPROM зашито нрограм.мнос обеспечение, превращающее приемник в оконченное решение лля навигации Обмен информацией с приемником GPS осуществляется через последовательный интерфейс UART. Скорость обмена данны ми программируется пользователем. При покупке чипсета поставляется и комплект драйверов и программного обеспечения.
Приемники GPS на основе чипсета Philips обладают следующими возможностями:
• одновременный прием сигналов от восьми спутников GPS*.
• встроенные функции управления нптани ем;
• полная поддержка протокола передачи дли ных NMRA0183;
• поддержка стандарта днффсренцилльной коррекции данных RTCM SC-104;
• быстрое время первой привязки *ITF1: (Time-To-First-Fix):
• возможность подключения к радиочастотному входу активной нлп пассивной антенной системы:
• реализованы несколько режимов работы: автоматический, фиксированный 31) и фиксированный 21):
• программируемая пользователем маска учла места спутников (Elevation mask);
• программируемые пользователем маски •■рассеивания точности» (DOP или Dilution of Precision), позволяющие затрубить неточность измерения координат при плохом расположении спутников GPS в период проведения измерений;
• наличие стандартного последовательного интерфейса ввода/вывода.
Таблица 3. Время готовности лри«мик<а GPS
Достоверность донных Время первой фиксации (с) при достоверности намерений
Тип сторто Координо-лох 500 км Алымаиод не старше 7 дней Эфемериды не старше 4 чос Время• тег 50% 90% Типовые реэупътоты
Холодный - і нет .... нет 180 300 U5
Теплый АО Аа нет нет 60 70 45
Горячий ДО до до до 20 . 30
Примечание. При «стадном. теплом и горячем аорте «в учтено ярема
необходимое для нницнапиіации текущей информации (апымаиах, координаты или текущее ерем*).
11.1 рис 4 приведена упрошенная структурная • схема приемника на чипсете РЬШр».
В целом параметры чипсета подразделяются на три категории: навигационные, электри ческие и радиочастотные.
11авнгационные параметры:
• X параллельных каналом приема, полволя •опии производить обработку лапныхог I до К спутников;
• выходные данные — координаты, ско рость, время, импульсы с частотой I (имиА'), информации о спутнике, о состп янин приемника, сообщения протокола ЫМЕД 0183;
• входные данные — команды уиралленнн функциями приемника, данные ГХяРБ (дифференциальной СРБ) в формате КТСМ-5С104:
• точность измерения координат (см. табл. 2);
• точность измерения скорости ±0.2 км/ч при отключенном режиме 8Л (избирательный доступ);
• скорость обновления навигационных данных — I с стандартно, 2-999 с как опция;
частота выходных импульсов — I ими./с ±250 не в дифференциальном режиме, I
НМП/С ±1 МКС ПрИ ОТЛЮЧС1ШОМ Л1|ффе|ЧЧ1
циалыюм режиме;
• измерение времени синхронизировано с ча сами всемирного времени (1ГГС) с точное тью до ± I мке;
• время готовности (время первой фикса ции) зависит от тина старта (табл. 3);
• время повторной гошвносш: при перерыве 10 с составляет 2 с, 60 с — 5с. 600 с — 20 с
• I короегь передачи донных через нитерфейс Ь’Л К Г —300-19200 он г/с.
Радиочастотный тракт имеет входное сонро Iпиление 50 Ом. коэффициент шума 2.5 дБ и чувствительность -130 дБм.
11роцессор сопряжения обес печи идет:
• пять режимов работы: автоматнческшт.фик енрованнын, синхронизации и определения времени (но сигналу от I спутника), фнкси рованный 21 > (по сигналам минимум от 3 спутников!, а также фиксированный .Ю (но сигнала»* минимум от 4 спутников);
Тоблица 2. Точності, определения координат • ро»пичных режимах работы (■ метрах)
Режимы Максимальная точность
DGPS Soielliie SA SK. “гг- пьна* "‘'’О* Трех- мерно»
8кл. Вкл. 10 15 9.1
Вил. Выкл, 5 9,5 9.8
Выкл Вкл 100 156 174
Выкл. Выкл 25 46 49
• формирование маски угла места спутников (при лом польмжатель может задавать мм нимадьиое значение угла места);
• установку максимального значения 1ЮР маски.
Приемник работоспособен при скорости объекта, на котором он установлен, до 400 м/с. ускорении до 4g (39,2 м/с), высоте »
18000 м и температуре окружающей среды от Ч0...+5(ГС.
11нтаннг осуществляется от источника постоянного тока напряжением 2,7-5.3 И. Потребляемая мощность — не более 650 мВт I Режимы работы
Приемник на основе чипсет Philips работ» ет в четырех режимах: отключено, режим Sleep, режим определения координат и режим I тестирования BIT (Built In Test).
В отключенном режиме питание с чипсе- I га может быть снято, но подано на схему внешней SRAM, а также на схему КТС. ДЯ этих пелен можно применить литиевую Ш тарею. и потребляемая мощность при лтом составит с коло 30 мкВт при напряжениибг тарен 3.3 В. Для возобновления работы системы на нее следует нодать напряжение пн танин. 11ри этом сформируется импульс сиг | нала RFSFT. и система, нснользтя | сохраненный во внешней SRAM альманах по сигналам RTC приступит к поиску спутников н привязке к их сигналим.
При недоступности данных альманаха! неисправности узла КТС. система выдал \ процессору сигнал, который по нему пере* лег п режим холодного старта.
i дополнительной технической пнфорш цией но приемникам CIPS на основе чипсет» фирм и Blox и Philips вы можете познаю мн! i.i я на сайте фирмы «МнкроЭМ» поадри | су www.microem.ru.
