Utilize um Módulo GNSS para Adicionar Navegação ao Seu Produto

Criada: Outubro 20, 2020
Atualizada: Julho 1, 2024

Lembro-me de quando comprei meu primeiro carro, e meus pais me deram um GPS avulso de aniversário. O aparelho era volumoso e se fixava ao para-brisa com uma ventosa, sendo mais um incômodo visual do que uma unidade de navegação usada frequentemente. Hoje, esses sistemas são muito menores e mais precisos, graças à maior integração nos níveis de placa e componente.

Se você deseja adicionar capacidades precisas de navegação GPS ao seu novo produto, um módulo GNSS oferece posicionamento preciso em um pacote pequeno. Em vez de usar componentes separados para construir um módulo personalizado e cadeia de sinal na sua placa, você pode usar um módulo pré-embalado para economizar em quantidade de peças e espaço na placa. Esses módulos incorporam a antena necessária, amplificadores, componentes de condicionamento de sinal e outros componentes em um pacote compacto.

O que há em um Módulo GNSS?

Um módulo GNSS é projetado para fornecer posicionamento global usando múltiplas constelações de satélites. Produtos móveis que cruzarão fronteiras ou correm o risco de viajar para fora de áreas acessíveis por GPS devem usar um módulo GNSS para acessar um sistema regional diferente (GLONASS, Galileo, BeiDou e/ou QZSS).

Um módulo GNSS é muito parecido com outros sistemas em módulos (SoMs) no sentido de que integra múltiplos componentes em uma pequena PCB. Isso pode então ser facilmente adicionado à sua placa principal através de um conector de borda, conexão de montagem em superfície ou conector coaxial. A ideia é pré-embalar todos os componentes necessários para aquisição de sinal, amplificação/filtragem e saída de dados sobre dados de posicionamento através de uma interface padrão (SPI, UART, etc.). Alguns módulos GNSS incluem uma antena integrada, seja como uma antena impressa ou antena de chip cerâmico.

Esses módulos também incluem LNAs integrados e filtros para capturar um sinal GNSS da antena. A entrada pode ou não ser compatível com a impedância, então certifique-se de verificar suas fichas técnicas. Geralmente, será necessário fornecer compatibilidade de impedância, que dependerá da antena exata sendo usada para capturar o sinal. Um amplificador RF adicional na cadeia de sinal não deve ser usado, pois isso causará a saturação do amplificador de entrada e produzirá produtos de intermodulação fortes.

Diagrama de blocos típico para um módulo GNSS.

Seja usando um módulo GNSS integrado ou construindo algo personalizado, a interface digital de saída fornecerá dados de posição através de um protocolo padrão. UART e I2C são os mais comuns, mas SPI também está disponível. Alguns módulos podem ser facilmente integrados a um sistema de computador via USB, permitindo uma fácil interface com um aplicativo host ou uma aplicação web. Usar um módulo GNSS pré-embalado com USB integrado também facilita o desenvolvimento de aplicativos antes de construir um módulo personalizado.

Opções de Módulo GNSS

Em vez de usar componentes separados para construir um módulo GPS personalizado para o seu novo produto, dê uma olhada em algumas das opções de módulos GNSS abaixo. Esses módulos GNSS pré-embalados podem fornecer as mesmas capacidades junto com outras características integradas e com uma pegada menor.

Os módulos mostrados abaixo não incluem uma antena integrada e são opções básicas para integração em uma placa principal. Os fabricantes mostrados abaixo e outros fabricantes oferecem módulos na mesma linha de produtos que incluem antenas ou interfaces digitais adicionais.

U-blox, NEO-M8P-2

O módulo GNSS NEO-M8P-2 da U-blox é uma das opções mais comuns para novos produtos IoT. Este receptor GNSS permite receber e rastrear simultaneamente em múltiplos sistemas GNSS. Esses receptores são configurados para recepção GPS e GLONASS concorrente por padrão, ou uma combinação de BeiDou e GPS pode ser usada. Este componente de montagem em superfície é fácil de colocar em uma PCB e inclui tudo exceto uma antena e MCU host. Os dados são fornecidos via UART, SPI, uma interface DCC compatível com I2C, ou através de um PHY USB 2.0 integrado.

O módulo GNSS U-blox NEO-M8P-2 suporta um modo de operação rover entre dois módulos diferentes. Um módulo fixo e um módulo rover podem se comunicar usando uma sequência de mensagens RTCM 3. Outra configuração é configurar o NEO-M8P-2 como uma estação base estática ou móvel. Esses módulos também incluem suporte integrado para aplicações como geofencing e detecção de atitude.

Diagrama de blocos do módulo GNSS NEO-M8P-2. Do datasheet do NEO-M8P-2.

STMicroelectronics, TESEO-LIV3R

O TESEO-LIV3R da STMicroelectronics é um módulo GNSS de montagem em superfície de baixo consumo com alta sensibilidade e suporte multi-constelação (GPS/Glonass/BeiDou/QZSS). Este módulo tem uma pegada menor do que outros produtos GNSS, embora não inclua uma antena integrada, redes de correspondência ou condicionamento de energia. No entanto, ele inclui um relógio de baixo ruído integrado.

Os dados de posicionamento são emitidos por este componente via I2C ou UART. Este módulo inclui suporte para aplicações como geofencing, odômetros, GPS diferencial e produtos IoT. Se a comunicação USB 2.0 integrada não for necessária, este módulo GNSS fornece posicionamento e navegação precisos com menor custo e pegada menor do que o módulo U-blox anterior.

Módulo GNSS TESEO LIV3R da STMicroelectronics. Do datasheet do TESEO LIV3R.

mikroElectronica, MIKROE-2670

Se você está procurando uma solução pré-embalada para desenvolvimento ou produção, o módulo GNSS MIKROE-2670 da mikroElectronica é um módulo compacto que pode atuar como uma solução de rastreamento GPS em conjunto com um MCU hospedeiro. Dados de posicionamento podem ser capturados do módulo pelo MCU hospedeiro através de um cabo micro USB 2.0, I2C ou UART. Simplesmente adicione uma antena ativa compatível com GPS e uma bateria recarregável, e embale o módulo com uma placa MCU para criar uma solução GNSS completa.

Módulo GNSS completo alimentado por bateria da mikroElectronica.

Outros Componentes para Suportar Módulos GNSS

Os produtos mostrados acima não incluem uma antena integrada, embora outros módulos estejam disponíveis que incluem uma antena patch integrada ou antena de chip cerâmico. Qualquer produto com um módulo GNSS precisará de outros componentes para a operação completa do sistema. Aqui estão alguns dos outros componentes que você precisará para seu sistema de posicionamento e navegação:

Mais produtos estão incluindo capacidades de posicionamento e navegação, variando de produtos IoT a robótica e veículos autônomos. Quando você precisar selecionar um módulo GNSS para seu produto, tente usar os recursos avançados de busca e filtragem no Octopart. Quando você usa o Octopart, você terá uma solução completa para sourcing e gestão da cadeia de suprimentos. Dê uma olhada na nossa página de circuitos integrados para começar a procurar pelos componentes de que precisa.

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