Utiliza un módulo GNSS para añadir navegación a tu producto

Recuerdo cuando compré mi primer coche, y mis padres me regalaron una unidad GPS de posventa para mi cumpleaños. El aparato era voluminoso y se adhería al parabrisas con una ventosa, y era más un estorbo visual que una unidad de navegación de uso frecuente. Hoy en día, estos sistemas son mucho más pequeños y precisos, gracias a una mayor integración a nivel de placa y componente.

Si quieres añadir capacidades de navegación GPS precisas a tu nuevo producto, un módulo GNSS te ofrece un posicionamiento exacto en un paquete pequeño. En lugar de usar componentes separados para construir un módulo personalizado y una cadena de señal en tu placa, puedes usar un módulo preempaquetado para ahorrar en cantidad de partes y espacio en la placa. Estos módulos incorporan la antena requerida, amplificadores, componentes de acondicionamiento de señal y otros componentes en un paquete compacto.

¿Qué contiene un módulo GNSS?

Un módulo GNSS está diseñado para proporcionar posicionamiento global utilizando múltiples constelaciones de satélites. Los productos móviles que cruzarán fronteras o que corren el riesgo de viajar fuera de áreas accesibles por GPS deberían usar un módulo GNSS para acceder a un sistema regional diferente (GLONASS, Galileo, BeiDou y/o QZSS).

Un módulo GNSS es muy similar a otros sistemas en módulos (SoMs) en que integra múltiples componentes en una pequeña PCB. Esto puede luego agregarse fácilmente a tu placa principal a través de un conector de borde, conexión de montaje superficial o conector coaxial. La idea es preempaquetar todos los componentes requeridos necesarios para la adquisición de señal, amplificación/filtrado y salida de datos sobre datos de posicionamiento a través de una interfaz estándar (SPI, UART, etc.). Algunos módulos GNSS incluyen una antena integrada, ya sea como una antena impresa o una antena de chip cerámico.

Estos módulos también incluyen LNAs integrados y filtros para capturar una señal GNSS de la antena. La entrada puede o no estar adaptada a la impedancia, así que asegúrate de revisar tus hojas de datos. Generalmente necesitarás proporcionar una adaptación de impedancia, que dependerá de la antena exacta que se use para capturar la señal. Un amplificador RF adicional en la cadena de señal no debería usarse ya que esto causará que el amplificador de entrada se sature y produzca productos de intermodulación fuertes.

Diagrama de bloques típico para un módulo GNSS.

Ya sea que uses un módulo GNSS integrado o construyas algo personalizado, la interfaz digital de salida proporcionará datos de posición a través de un protocolo estándar. UART e I2C son los más comunes, pero SPI también está disponible. Algunos módulos pueden integrarse fácilmente en un sistema informático a través de USB, permitiendo una fácil interfaz con una aplicación anfitriona o una aplicación web. Usar un módulo GNSS preempaquetado con USB integrado también facilita el desarrollo de aplicaciones antes de construir un módulo personalizado.

Opciones de módulo GNSS

En lugar de usar componentes separados para construir un módulo GPS personalizado para su nuevo producto, eche un vistazo a algunas de las opciones de módulos GNSS que se muestran a continuación. Estos módulos GNSS preempaquetados pueden proporcionar las mismas capacidades junto con otras características integradas y con una huella más pequeña.

Los módulos mostrados a continuación no incluyen una antena integrada y son opciones básicas para la integración en una placa principal. Los fabricantes mostrados a continuación y otros fabricantes ofrecen módulos dentro de la misma línea de productos que incluyen antenas o interfaces digitales adicionales.

U-blox, NEO-M8P-2

El módulo GNSS NEO-M8P-2 de U-blox es una de las opciones más comunes para nuevos productos IoT. Este receptor GNSS permite la recepción y el seguimiento concurrentes en múltiples sistemas GNSS. Estos receptores están configurados por defecto para la recepción concurrente de GPS y GLONASS, o se puede usar una combinación de BeiDou y GPS. Este componente de montaje superficial es fácil de colocar en un PCB e incluye todo excepto una antena y un MCU anfitrión. Los datos se suministran a través de UART, SPI, una interfaz DCC compatible con I2C o a través de un PHY USB 2.0 integrado.

El módulo GNSS U-blox NEO-M8P-2 admite un modo de operación rover entre dos módulos diferentes. Un módulo fijo y un módulo rover pueden comunicarse usando una secuencia de mensajes RTCM 3. Otra configuración es configurar el NEO-M8P-2 como una estación base estática o móvil. Estos módulos también incluyen soporte integrado para aplicaciones como geovallado y detección de actitud.

Diagrama de bloques del módulo GNSS NEO-M8P-2. Del datasheet de NEO-M8P-2.

STMicroelectronics, TESEO-LIV3R

El TESEO-LIV3R de STMicroelectronics es un módulo GNSS de montaje superficial de bajo consumo con alta sensibilidad y soporte multi-constelación (GPS/Glonass/BeiDou/QZSS). Este módulo tiene una huella más pequeña que otros productos GNSS, aunque no incluye una antena integrada, redes de adaptación ni acondicionamiento de potencia. Sin embargo, incluye un reloj de bajo ruido integrado.

Los datos de posicionamiento se emiten desde este componente a través de I2C o UART. Este módulo incluye soporte para aplicaciones como geovallado, odómetros, GPS diferencial y productos IoT. Si no se necesita comunicación USB 2.0 integrada, este módulo GNSS proporciona posicionamiento y navegación precisos con un costo menor y una huella más pequeña que el módulo U-blox anterior.

Módulo GNSS TESEO LIV3R de STMicroelectronics. Del datasheet de TESEO LIV3R.

mikroElectronica, MIKROE-2670

Si estás buscando una solución preempaquetada para desarrollo o producción, el módulo GNSS MIKROE-2670 de mikroElectronica es un módulo compacto que puede actuar como una solución de seguimiento GPS en conjunto con un MCU anfitrión. Los datos de posicionamiento pueden ser capturados del módulo por el MCU anfitrión a través de un cable micro USB 2.0, I2C, o UART. Simplemente añade una antena activa compatible con GPS y una batería recargable, y empaqueta el módulo con una placa MCU para crear una solución GNSS completa.

Módulo GNSS completo alimentado por batería de mikroElectronica.

Otros Componentes para Apoyar los Módulos GNSS

Los productos mostrados arriba no incluyen una antena integrada, aunque hay otros módulos disponibles que sí incluyen una antena de parche integrada o antena de chip cerámico. Cualquier producto con un módulo GNSS necesitará otros componentes para la operación completa del sistema. Aquí están algunos de los otros componentes que necesitarás para tu sistema de posicionamiento y navegación:

• MCU, FPGA, u otro PLD

• Antenas GPS/GNSS

• Componentes pasivos para redes de adaptación

Más productos están incluyendo capacidades de posicionamiento y navegación, desde productos IoT hasta robótica y vehículos autónomos. Cuando necesites seleccionar un módulo GNSS para tu producto, intenta usar las características avanzadas de búsqueda y filtrado en Octopart. Cuando usas Octopart, tendrás una solución completa para la adquisición y gestión de la cadena de suministro. Echa un vistazo a nuestra página de circuitos integrados para comenzar a buscar los componentes que necesitas.

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