CC BY
338Олег БОРСУК Евгений БУРЬЯН
СН4706 — ГЛОНАСС/GPS-приемник
для встраиваемых приложений
Продолжает расти интерес к области коммерческого применения российской спутниковой системы навигации — «ГЛОНАСС» (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система). ЗАО «КБ НАВИС» своевременно выводит в производство новый ГЛОНАСС/GPS навигационный приемник — СН-4706. В статье представлен краткий обзор характеристик приемника, появление которого актуально для современных коммерческих приложений — комплексов мониторинга транспорта, станции доступа Wi-Fi/WiMAX и т. д.
О предприятии
ЗАО «КБ НАВИС» (Закрытое акционерное общество «Конструкторское бюро навигационных систем») создано в 1996 году. Основное и постоянно развивающееся направление деятельности предприятия — это разработка и производство навигационной аппаратуры для спутниковых навигационных систем (НАП СНС).
Значительная часть такого оборудования относится к разряду профессионального и специального, и до последнего времени именно этот класс аппаратуры был основной сферой деятельности подразделений разработки и производства предприятия. Данному факту соответствовало несколько объяснений:
• отсутствие (неразвитость) коммерческого рынка навигационного оборудования и навигационных услуг в России;
• относительно высокая стоимость отечественных двухсистемных ГЛОНАСС/ОР8-при-емников по сравнению с импортными ОРв-приемниками массового производства;
• более высокое энергопотребление и массогабаритные размеры двухсистемных приемников;
• проблемы с разворачиванием группировки СНС ГЛОНАСС.
В последние два года наметились положительные тенденции в решении перечисленных проблем, что явилось причиной частичного смещения акцентов в развитии навигационного оборудования ЗАО «КБ НАВИС» в сторону разработки и освоения крупносерийного производства коммерческой НАП СНС.
Коммерческие ОЕМ-продукты
Сегодня в продуктовой линейке предприятия присутствуют: два модуля для встраиваемых коммерческих приложений ЫАУ10К-24
(СН-4701) и СН-4706, а также антенна типа В102.
Основные технические характеристики приемников приведены в таблице 1.
Приемник ЫЛУ10К-24, предшественник СН-4706, хоть и является коммерческим, больше предназначен для профессиональных (ответственных) применений. Он отлично зарекомендовал себя в морских, авиацион-
ных, железнодорожных и универсальных приложениях.
Основные технические характеристики антенны типа В102 приведены в таблице 2.
Необходимо отметить, что критичными техническими требованиями к ШОНАСС/ОР8-антенне, для качественного приема навигационных сигналов, в комплекте с 0ЕМ-при-емниками производства ЗАО «КБ НАВИС»
Таблица 1. Основные технические характеристики приемников МАУІ0І^-24 (СН-4701) и СН-4706
Характеристики
Наименование параметров
NAVIOR-24 (СН-4701)
і
СН-4706
Количество каналов
24
Типы обрабатываемых сигналов
ГЛОНАСС ПТ, ЭРБ С/А, WAAS С/А
Погрешность определения:
координат места
9 м (типовое 2 м)
3 м (типовое 2 м)
12 м (типовое 3 м)
5 м (типовое 3 м)
100 нс
40 нс
скорости
0,1 м/с
0,05 м/с
Время первого определения:
«холодный старт»
не более 90 с
не более 90 с (типовое 50 с)
«теплыи старт»: до 2 часов более 2 часов
типовое 20 с типовое 35 с
«перезахват» на время не более 30 с
не более 6 с
не более 6 с (типовое 3 с)
Дискретность выдачи навигационной информации
1, 2,5 Гц
Чувствительность, дБ-Вт:
с входа модуля
-150
с активной антенной
-165,5
Напряжение питания, В
3-3,3
Потребление, Вт:
непрерывная навигация
экономичный режим
0,4-0,6
Интерфейсы
УАОТ - 2 шт. (ЇИ-уровни), ЭР10 - 8 линий, 1 РРБ
Протоколы обмена
ЫМБА-0183 (ІЕС 1162), БШ, ^СМ БС-104 У2.2
Габаритные размеры, мм
50x75x15
Масса, г
Рабочий диапазон температур, °С
-40...+70
-40...+85
высоты
времени
50 с
не более 1,5
не более 0,9
35x35x7
35
15
Таблица 2. Основные технические характеристики антенны типа В102
Наименование параметров
Характеристики
Диапазон рабочих частот, МГц
Коэффициент усиления УМШ, дБ
Коэффициент шума УМШ, дБ
КСВН выхода
Выходной импеданс, Ом
Напряжение питания, В
Ток потребления, мА
Масса (с кабелем), кг
Габаритные размеры, мм
Длина кабеля RG174, м
Типы ВЧ-разъемов
Диапазон рабочих температур, °С
от 1570 до 1б10
27,0 ±2,0
не более 2,0
не более 2,0
не более 25
47x36x15,5
3 или 5
SMA (или TNC)
-40...+55
являются коэффициенты передачи (20 ±3,0 дБ) и шума (не более 2,5 дБ). Антенна типа В102 соответствует данным требованиям и предназначена для установки без дополнительного монтажа с помощью встроенных магнитов, что определяет ее дополнительное преимущество для коммерческих приложений.
СН-4706 — решение поставленных задач
Dev: гп4706 02.02 File: rgfile.dat Date: 22.10.08 В: 55”54.0155N L: 037-32.5169Е Н:+0192.5 m N:20020 rms2D: 0.89 m rmsH: 1.83 m deltaMx: 0.01 m daltaMh: —0.03 m
Рис. 1. Типовые оценки точности определения координат приемника СН-4706 (погрешность навигационных определений)
стартов, получаемые на приемнике СН-4706 и составляющие в среднем соответственно 44 и 20 с.
Система энергосбережения позволяет работать модулю в следующих режимах:
• режим поиска сигналов КА — 0,9 Вт;
• режим слежения — 0,78 Вт;
• режим однократных определений (до 30 с) — 0,45 Вт;
• «спящий» режим — 0,35 Вт.
Все режимы программно доступны и управляемы.
На рис. 4 отображено энергопотребление модуля в режиме однократных определений.
Структурная схема приемника приведена на рис. 5.
Основные задачи при разработке приемника СН-4706 были следующие (задачи расставлены в порядке важности приоритетов):
• снижение стоимости модуля;
• снижение энергопотребления модуля;
• уменьшение массо-габаритных характеристик;
• высокие технические характеристики. При этом предполагается, что модуль
СН-4706 как встраиваемое приложение будет ориентирован на использование в системах:
• персональной навигации (трекеры, PND);
• безопасности («черные ящики»);
• зависимого наблюдения;
• транспортных (автомобильных, железнодорожных);
• телекоммуникационных (в качестве источника точного времени);
• беспроводных (Bluetooth);
• портативных телекоммуникаторах (PDK). На начало 2009 года в ЗАО «КБ НАВИС»
налажено производство приемников типа СН-4706, который представляет собой 24-канальный ГЛОНАСС/GPS/WAAS-приемник для SMT-монтажа для встраиваемых приложений.
На рис. 1 приведены типовые оценки точности определения координат, получаемые модулем СН-4706 в статическом режиме (суточный набор) и составляющие 0,9 м (СКО) в плане и 1,8 м (СКО) по высоте.
На рис. 2, 3 приведены типовые характеристики времени «холодного» и «теплого»
СН-4706. Время решения с использованием РТС («теплый старт»).
Среднее время "ИГР:
в первые 2 часа (эфемериды действительны) — 20 с; остальное время (эфемериды устарели) — 32 с
20:39:13 21:41:52
22:41:25
23:59:52
1:34:10
3:12:53
4:46:58
6:25:22
8:02:52
Рис. 3. Типовая характеристика времени — «теплый старт» приемника СН-4706
Электропотребление СН-4706 в экономичном режиме
CQ
и
2 пч-
z и,э
си
v§ °>3 и
К и, 1 -О
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 Период выдачи данных, с
Рис. 4. Энергопотребление модуля в режиме однократных определений
50
не более 0,09
GPSL1
SAW LNA
>
LNA SAW
->
RF Front-end (RRU)
LNA SAW
-► -►
RF Front-end (RRU)
ГЛОНАСС L1
SAW LNA
-►
Плата RF-приемника
Г енератор ТСХО
RTC
NC172
ГЛОНАСС/
GPS/WAAS
коррелятор
UART, GPIO, PPS
И--------------—-----------------►!
ARM-
процессор
LDO 2,7 В
3-3,3 В
LDO 2,1 В
LDO 1,8 В
Плата навигационного процессора
Рис. 5. Структурная схема приемника СН-470б
СН-4706 выполнен на специализированной элементной базе, разработанной в ЗАО «КБ НАВИС», которая включает в себя:
• СБИС радиоприемного устройства (СБИС RRU);
• ИС малошумящих усилителей (LNA);
• комплект фильтров ПАВ (SAW);
• СБИС навигационных корреляторов (СБИС NC172).
Особенность СН-4706 — высокая помехозащищенность от внеполосных помех. При этом основополагающий принцип построения заключается в том, что двухсистемный приемник не должен иметь характеристики помехозащищенности хуже, чем односистемный приемник GPS, и внеполосные помехи не должны приводить к блокированию приема при расширении его полосы. Это приводит к необходимости разработки полностью раздельных приемных трактов ГЛОНАСС и GPS.
На рис. 6 приведены характеристики помехозащищенности по отношению к гармонической помехе приемника СН-4706.
Программное обеспечение приемника СН-4706 обеспечивает работоспособность в двух основных режимах:
• навигационный режим, с определением основных параметров (широта, долгота, скорость и др.);
• режим временного приемника, с формированием метки времени и специальных временных протоколов.
На основе приемника СН-4706 в ЗАО «КБ НАВИС» завершаются разработки и подготавливаются к серийному производству навигационные продукты конечных пользователей:
• Smart-приемник со встроенной антенной и USB-интерфейсом;
• Smart-приемник со встроенной антенной и интерфейсом Bluetooth;
• трекер для мобильных применений со встроенным GSM/GPRS-модемом.
Заключение
Профессиональный опыт ЗАО «КБ НАВИС» в области ГЛОНАСС/GPS позволяет предпри-
ятию занять лидирующую позицию на российском рынке навигации. Предприятие выполняет работы по заказам Минобороны, Минтранса, Минсвязи, а также ряда зарубежных фирм.
На данный момент приемники СН-4706 тестируются и поставляются компаниям, занимающимся системами мониторинга и диспетчеризации автомобильного транспорта. СН-4706 реализован для поверхностного монтажа, что позволяет применять его и при мелкосерийном производстве. Оптимизация решений поставленных задач (стоимость, потребление, габариты и т. д.) для встраиваемых приложений качественно выделяет данный приемник как коммерческий продукт.
Поставка приемников СН-4706 и других 0ЕМ-продуктов организована через дистрибьюторский канал. ■
Литература
1. Приемник СН-4706. Руководство по эксплуатации ТДЦК.434855.001 РЭ (www.navis.ru)
2. Приемник МАУЮК-24. Руководство по эксплуатации АПМА.468173.002 РЭ (www.navis.ru)
