Verwenden Sie ein GNSS-Modul, um Ihrem Produkt Navigation hinzuzufügen

Erstellt: Oktober 20, 2020
Aktualisiert am: Juli 1, 2024

Ich erinnere mich, als ich mein erstes Auto kaufte und meine Eltern mir ein Nachrüst-GPS-Gerät zu meinem Geburtstag schenkten. Das Ding war klobig und wurde mit einem Saugnapf an der Windschutzscheibe befestigt, und es war mehr ein Schandfleck als ein häufig genutztes Navigationsgerät. Heute sind diese Systeme viel kleiner und genauer, dank größerer Integration auf der Platinen- und Komponentenebene.

Wenn Sie Ihrem neuen Produkt genaue GPS-Navigationsfähigkeiten hinzufügen möchten, bietet Ihnen ein GNSS-Modul genaue Positionierung in einem kleinen Paket. Anstatt separate Komponenten zu verwenden, um ein benutzerdefiniertes Modul und eine Signalverarbeitungskette auf Ihrer Platine zu bauen, können Sie ein vorgefertigtes Modul verwenden, um bei der Teileanzahl und dem Platzbedarf auf der Platine zu sparen. Diese Module integrieren die erforderliche Antenne, Verstärker, Signalverarbeitungskomponenten und andere Komponenten in einem kompakten Paket.

Was ist in einem GNSS-Modul enthalten?

Ein GNSS-Modul ist darauf ausgelegt, globale Positionierung unter Verwendung mehrerer Satellitenkonstellationen zu bieten. Mobile Produkte, die Grenzen überschreiten oder Gefahr laufen, außerhalb von GPS-zugänglichen Bereichen zu reisen, sollten ein GNSS-Modul verwenden, um auf ein anderes regionales System (GLONASS, Galileo, BeiDou und/oder QZSS) zuzugreifen.

Ein GNSS-Modul ähnelt anderen System-on-Modules (SoMs) darin, dass es mehrere Komponenten auf einer kleinen PCB integriert. Dies kann dann leicht über einen Edge-Connector, eine Oberflächenmontageverbindung oder einen Koaxialanschluss zu Ihrer Hauptplatine hinzugefügt werden. Die Idee ist, alle erforderlichen Komponenten, die für die Signalakquisition, Verstärkung/Filterung und Datenübertragung über Positionierungsdaten über eine Standard-Schnittstelle (SPI, UART usw.) benötigt werden, vorab zu verpacken. Einige GNSS-Module enthalten eine integrierte Antenne, entweder als gedruckte Patch-Antenne oder Keramik-Chip-Antenne.

Diese Module enthalten auch integrierte LNAs und Filter, um ein GNSS-Signal von der Antenne zu erfassen. Der Eingang ist möglicherweise nicht impedanzangepasst, daher sollten Sie Ihre Datenblätter überprüfen. Im Allgemeinen müssen Sie eine Impedanzanpassung vornehmen, die von der genau verwendeten Antenne zur Signalerfassung abhängt. Ein zusätzlicher RF-Verstärker in der Signalverarbeitungskette sollte nicht verwendet werden, da dies dazu führen würde, dass der Eingangsverstärker sättigt und starke Intermodulationsprodukte erzeugt.

Typisches Blockdiagramm für ein GNSS-Modul.

Ob Sie ein integriertes GNSS-Modul verwenden oder etwas Eigenes bauen, die digitale Ausgangsschnittstelle wird Positionsdaten über ein Standardprotokoll bereitstellen. UART und I2C sind am häufigsten, aber auch SPI ist verfügbar. Einige Module können leicht über USB in ein Computersystem integriert werden, was die Schnittstelle mit einer Host-Anwendung oder einer Webanwendung erleichtert. Die Verwendung eines vorgefertigten GNSS-Moduls mit integriertem USB macht auch die Anwendungsentwicklung einfacher, bevor Sie ein benutzerdefiniertes Modul aufbauen.

GNSS-Moduloptionen

Anstatt separate Komponenten zu verwenden, um ein benutzerdefiniertes GPS-Modul für Ihr neues Produkt zu bauen, werfen Sie einen Blick auf einige der unten aufgeführten GNSS-Moduloptionen. Diese vorgefertigten GNSS-Module können dieselben Fähigkeiten neben anderen integrierten Funktionen bieten und dabei einen kleineren Platzbedarf haben.

Die unten gezeigten Module enthalten keine integrierte Antenne und sind Basisoptionen für die Integration in ein Hauptboard. Die unten gezeigten Hersteller und andere Hersteller bieten Module unter derselben Produktlinie an, die Antennen oder zusätzliche digitale Schnittstellen enthalten.

U-blox, NEO-M8P-2

Das NEO-M8P-2 GNSS-Modul von U-blox ist eine der gängigsten Optionen für neue IoT-Produkte. Dieser GNSS-Empfänger ermöglicht das gleichzeitige Empfangen und Verfolgen auf mehreren GNSS-Systemen. Diese Empfänger sind standardmäßig für den gleichzeitigen Empfang von GPS und GLONASS konfiguriert, oder es kann eine Kombination aus BeiDou und GPS verwendet werden. Diese oberflächenmontierbare Komponente lässt sich leicht auf einer PCB platzieren und beinhaltet alles außer einer Antenne und einem Host-MCU. Daten werden über UART, SPI, eine I2C-konforme DCC-Schnittstelle oder über ein integriertes USB 2.0 PHY bereitgestellt.

Das U-blox NEO-M8P-2 GNSS-Modul unterstützt einen Rover-Betriebsmodus zwischen zwei verschiedenen Modulen. Ein festes Modul und ein Rover-Modul können mithilfe eines Streams von RTCM 3-Nachrichten kommunizieren. Eine andere Konfiguration ist, das NEO-M8P-2 als statische oder mobile Basisstation einzurichten. Diese Module beinhalten auch integrierte Unterstützung für Anwendungen wie Geofencing und Einstellungserkennung.

Blockdiagramm des NEO-M8P-2 GNSS-Moduls. Aus dem NEO-M8P-2 Datenblatt.

STMicroelectronics, TESEO-LIV3R

Das TESEO-LIV3R von STMicroelectronics ist ein stromsparendes, oberflächenmontierbares GNSS-Modul mit hoher Empfindlichkeit und Unterstützung für mehrere Konstellationen (GPS/Glonass/BeiDou/QZSS). Dieses Modul hat einen kleineren Platzbedarf als andere GNSS-Produkte, obwohl es keine integrierte Antenne, Anpassungsnetzwerke oder Stromaufbereitung enthält. Es beinhaltet jedoch eine integrierte rauscharme Uhr.

Positionsdaten werden von dieser Komponente über I2C oder UART ausgegeben. Dieses Modul unterstützt Anwendungen wie Geofencing, Odometer, Differential-GPS und IoT-Produkte. Wenn eine integrierte USB 2.0-Kommunikation nicht benötigt wird, bietet dieses GNSS-Modul eine genaue Positionierung und Navigation zu geringeren Kosten und mit einem kleineren Platzbedarf als das vorherige U-blox-Modul.

TESEO LIV3R GNSS-Modul von STMicroelectronics. Aus dem TESEO LIV3R Datenblatt.

mikroElectronica, MIKROE-2670

Wenn Sie nach einer vorgefertigten Lösung für Entwicklung oder Produktion suchen, ist das MIKROE-2670 GNSS-Modul von mikroElektronika ein kompaktes Modul, das in Verbindung mit einem Host-MCU als GPS-Tracking-Lösung dienen kann. Positionsdaten können vom Modul über ein Mikro-USB-2.0-Kabel, I2C oder UART vom Host-MCU erfasst werden. Einfach eine GPS-kompatible aktive Antenne und einen wiederaufladbaren Akku hinzufügen und das Modul zusammen mit einem MCU-Board verpacken, um eine komplette GNSS-Lösung zu erstellen.

Komplettes batteriebetriebenes GNSS-Modul von mikroElektronika.

Weitere Komponenten zur Unterstützung von GNSS-Modulen

Die oben gezeigten Produkte enthalten keine integrierte Antenne, obwohl andere Module verfügbar sind, die eine integrierte Patch-Antenne oder Keramik-Chip-Antenne enthalten. Jedes Produkt mit einem GNSS-Modul benötigt weitere Komponenten für den vollständigen Systembetrieb. Hier sind einige der anderen Komponenten, die Sie für Ihr Positions- und Navigationssystem benötigen:

Mehr Produkte beinhalten Positions- und Navigationsfähigkeiten, von IoT-Produkten bis hin zu Robotik und autonomen Fahrzeugen. Wenn Sie ein GNSS-Modul für Ihr Produkt auswählen müssen, versuchen Sie, die erweiterten Such- und Filterfunktionen in Octopart zu verwenden. Wenn Sie Octopart nutzen, haben Sie eine komplette Lösung für Beschaffung und Lieferkettenmanagement. Sehen Sie sich unsere Seite mit integrierten Schaltkreisen an, um mit der Suche nach den benötigten Komponenten zu beginnen.

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