Utilisez un module GNSS pour ajouter une fonction de navigation à votre produit

Je me souviens de l'achat de ma première voiture, et de mes parents qui m'ont offert un GPS aftermarket pour mon anniversaire. L'appareil était encombrant et fixé au pare-brise avec une ventouse, et c'était plus un objet encombrant qu'un dispositif de navigation fréquemment utilisé. Aujourd'hui, ces systèmes sont beaucoup plus petits et plus précis, grâce à une plus grande intégration au niveau de la carte et des composants.

Si vous souhaitez ajouter des capacités de navigation GPS précises à votre nouveau produit, un module GNSS vous offre un positionnement précis dans un petit paquet. Au lieu d'utiliser des composants séparés pour construire un module personnalisé et une chaîne de signal sur votre carte, vous pouvez utiliser un module pré-emballé pour économiser sur le nombre de pièces et l'espace sur la carte. Ces modules intègrent l'antenne requise, les amplificateurs, les composants de conditionnement de signal et d'autres composants dans un paquet compact.

Que contient un module GNSS ?

Un module GNSS est conçu pour fournir un positionnement global en utilisant plusieurs constellations de satellites. Les produits mobiles qui vont traverser les frontières ou qui risquent de voyager en dehors des zones accessibles par GPS devraient utiliser un module GNSS pour accéder à un système régional différent (GLONASS, Galileo, BeiDou et/ou QZSS).

Un module GNSS est semblable à d'autres systèmes sur modules (SoMs) en ce qu'il intègre plusieurs composants dans un petit PCB. Cela peut ensuite être facilement ajouté à votre carte principale via un connecteur d'extrémité, une connexion en surface ou un connecteur coaxial. L'idée est de préemballer tous les composants requis nécessaires pour l'acquisition du signal, l'amplification/filtrage, et la sortie des données sur la position via une interface standard (SPI, UART, etc.). Certains modules GNSS incluent une antenne intégrée, soit sous forme d'antenne patch imprimée ou d'antenne à puce en céramique.

Ces modules incluent également des LNA intégrés et des filtres pour capter un signal GNSS de l'antenne. L'entrée peut ou non être adaptée en impédance, alors assurez-vous de vérifier vos fiches techniques. Vous aurez généralement besoin de fournir une adaptation d'impédance, qui dépendra de l'antenne exacte utilisée pour capter le signal. Un amplificateur RF supplémentaire dans la chaîne de signal ne devrait pas être utilisé car cela provoquerait la saturation de l'amplificateur d'entrée et produirait de forts produits d'intermodulation.

Schéma de bloc typique pour un module GNSS.

Que vous utilisiez un module GNSS intégré ou que vous construisiez quelque chose de personnalisé, l'interface numérique de sortie fournira des données de position via un protocole standard. UART et I2C sont les plus courants, mais SPI est également disponible. Certains modules peuvent être facilement intégrés dans un système informatique via USB, permettant une interface facile avec une application hôte ou une application web. Utiliser un module GNSS préemballé avec USB intégré facilite également le développement d'applications avant de construire un module personnalisé.

Options de module GNSS

Au lieu d'utiliser des composants séparés pour construire un module GPS personnalisé pour votre nouveau produit, jetez un œil à certaines des options de modules GNSS ci-dessous. Ces modules GNSS préemballés peuvent fournir les mêmes capacités en plus d'autres fonctionnalités intégrées et avec une empreinte plus petite.

Les modules présentés ci-dessous n'incluent pas d'antenne intégrée et sont des options minimalistes pour l'intégration dans une carte principale. Les fabricants mentionnés ci-dessous et d'autres fabricants proposent des modules de la même gamme qui incluent des antennes ou des interfaces numériques supplémentaires.

U-blox, NEO-M8P-2

Le module GNSS NEO-M8P-2 de U-blox est l'une des options les plus courantes pour les nouveaux produits IoT. Ce récepteur GNSS permet la réception et le suivi simultanés sur plusieurs systèmes GNSS. Ces récepteurs sont configurés par défaut pour la réception GPS et GLONASS concurrente, ou une combinaison de BeiDou et GPS peut être utilisée. Ce composant monté en surface est facile à placer sur un PCB et inclut tout sauf une antenne et un MCU hôte. Les données sont fournies via UART, SPI, une interface DCC conforme à I2C, ou via un PHY USB 2.0 intégré.

Le module GNSS U-blox NEO-M8P-2 prend en charge un mode d'opération rover entre deux modules différents. Un module fixe et un module rover peuvent communiquer en utilisant un flux de messages RTCM 3. Une autre configuration consiste à configurer le NEO-M8P-2 comme une station de base statique ou mobile. Ces modules incluent également un support intégré pour des applications comme le géorepérage et la détection d'attitude.

Diagramme de bloc du module GNSS NEO-M8P-2. Tiré de la fiche technique NEO-M8P-2.

STMicroelectronics, TESEO-LIV3R

Le TESEO-LIV3R de STMicroelectronics est un module GNSS monté en surface, à faible consommation, à haute sensibilité et supportant plusieurs constellations (GPS/Glonass/BeiDou/QZSS). Ce module a une empreinte plus petite que d'autres produits GNSS, bien qu'il n'inclue pas d'antenne intégrée, de réseaux d'adaptation, ou de conditionnement de puissance. Cependant, il inclut une horloge à faible bruit intégrée.

Les données de positionnement sont émises par ce composant via I2C ou UART. Ce module inclut un support pour des applications comme le géorepérage, les odomètres, le GPS différentiel et les produits IoT. Si une communication USB 2.0 intégrée n'est pas nécessaire, ce module GNSS fournit un positionnement et une navigation précis avec un coût et une empreinte plus faibles que le module U-blox précédent.

Module GNSS TESEO LIV3R de STMicroelectronics. Tiré de la fiche technique TESEO LIV3R.

mikroElectronica, MIKROE-2670

Si vous recherchez une solution préemballée pour le développement ou la production, le module GNSS MIKROE-2670 de mikroElectronica est un module compact qui peut servir de solution de suivi GPS en concert avec un MCU hôte. Les données de positionnement peuvent être capturées à partir du module par le MCU hôte via un câble micro USB 2.0, I2C ou UART. Il suffit d'ajouter une antenne active compatible GPS et une batterie rechargeable, et d'emballer le module avec une carte MCU pour créer une solution GNSS complète.

Module GNSS complet alimenté par batterie de mikroElectronica.

Autres composants pour soutenir les modules GNSS

Les produits présentés ci-dessus n'incluent pas d'antenne intégrée, bien que d'autres modules disponibles incluent une antenne patch intégrée ou une antenne à puce céramique. Tout produit avec un module GNSS nécessitera d'autres composants pour un fonctionnement complet du système. Voici quelques-uns des autres composants dont vous aurez besoin pour votre système de positionnement et de navigation :

• MCU, FPGA ou autre PLD

• Antennes GPS/GNSS

• Passifs pour réseaux d'adaptation

De plus en plus de produits incluent des capacités de positionnement et de navigation, allant des produits IoT à la robotique et aux véhicules autonomes. Lorsque vous devez sélectionner un module GNSS pour votre produit, essayez d'utiliser les fonctionnalités de recherche avancée et de filtrage sur Octopart. En utilisant Octopart, vous aurez une solution complète pour l'approvisionnement et la gestion de la chaîne d'approvisionnement. Jetez un œil à notre page de circuits intégrés pour commencer à rechercher les composants dont vous avez besoin.

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