Используйте модуль GNSS для добавления навигации в ваш продукт

Создано: 20 Октября, 2020
Обновлено: 1 Июля, 2024

Я помню, когда купил свою первую машину, и мои родители подарили мне автомобильный GPS-навигатор. Это было громоздкое устройство, которое крепилось к лобовому стеклу на присоске, и оно было скорее неудобством, чем часто используемым навигационным устройством. Сегодня эти системы стали гораздо меньше и точнее, благодаря большей интеграции на уровне плат и компонентов.

Если вы хотите добавить точные возможности GPS-навигации в свой новый продукт, модуль GNSS предоставит вам точное позиционирование в компактном корпусе. Вместо использования отдельных компонентов для создания пользовательского модуля и цепи сигналов на вашей плате, вы можете использовать готовый модуль, чтобы сэкономить на количестве деталей и месте на плате. Эти модули включают в себя необходимую антенну, усилители, компоненты для обработки сигналов и другие компоненты в компактном корпусе.

Что входит в модуль GNSS?

Модуль GNSS предназначен для обеспечения глобального позиционирования с использованием нескольких спутниковых констелляций. Мобильные продукты, которые будут пересекать границы или рискуют выйти за пределы зон доступа GPS, должны использовать модуль GNSS для доступа к другой региональной системе (GLONASS, Galileo, BeiDou и/или QZSS).

Модуль GNSS похож на другие системы на модулях (SoMs) тем, что он интегрирует несколько компонентов в маленькую печатную плату. Затем его можно легко добавить на вашу основную плату через разъем на краю, поверхностный монтаж или коаксиальный разъем. Идея состоит в том, чтобы предварительно упаковать все необходимые компоненты, необходимые для приема сигнала, усиления/фильтрации и вывода данных о позиционировании через стандартный интерфейс (SPI, UART и т. д.). Некоторые модули GNSS включают интегрированную антенну, либо в виде печатной патч-антенны, либо керамической чип-антенны.

Эти модули также включают интегрированные УНЧ и фильтры для приема сигнала GNSS от антенны. Вход может быть согласован или не согласован по импедансу, поэтому обязательно проверьте технические данные. Вам, как правило, потребуется обеспечить согласование импеданса, которое будет зависеть от конкретной используемой антенны для приема сигнала. Дополнительный РЧ усилитель в цепи сигнала не должен использоваться, так как это приведет к насыщению входного усилителя и производству сильных продуктов интермодуляции.

Типичная блок-схема модуля GNSS.

Независимо от того, используете ли вы интегрированный модуль GNSS или создаете что-то на заказ, цифровой интерфейс на выходе будет предоставлять данные о позиции через стандартный протокол. UART и I2C наиболее распространены, но также доступен SPI. Некоторые модули могут быть легко интегрированы в компьютерную систему через USB, что позволяет легко взаимодействовать с хост-приложением или веб-приложением. Использование готового модуля GNSS с интегрированным USB также упрощает разработку приложений до того, как вы создадите пользовательский модуль.

Варианты модулей GNSS

Вместо использования отдельных компонентов для создания пользовательского GPS-модуля для вашего нового продукта, обратите внимание на некоторые из представленных ниже опций GNSS-модулей. Эти предварительно упакованные GNSS-модули могут предоставить те же возможности наряду с другими интегрированными функциями и с меньшими габаритами.

Показанные ниже модули не включают интегрированную антенну и являются базовыми вариантами для интеграции в основную плату. Указанные ниже производители и другие производители предлагают модули в рамках той же линейки продуктов, которые включают антенны или дополнительные цифровые интерфейсы.

U-blox, NEO-M8P-2

Модуль NEO-M8P-2 GNSS от U-blox является одним из наиболее распространенных вариантов для новых IoT-продуктов. Этот GNSS-приемник позволяет одновременно принимать и отслеживать сигналы нескольких GNSS-систем. Эти приемники по умолчанию настроены на одновременный прием GPS и GLONASS, или может быть использована комбинация BeiDou и GPS. Этот компонент для монтажа на поверхность легко размещается на печатной плате и включает все, кроме антенны и хост-MCU. Данные передаются через UART, SPI, совместимый с I2C интерфейс DCC или через интегрированный USB 2.0 PHY.

Модуль GNSS U-blox NEO-M8P-2 поддерживает режим работы ровера между двумя разными модулями. Фиксированный модуль и модуль ровера могут обмениваться данными с использованием потока сообщений RTCM 3. Другая конфигурация заключается в настройке NEO-M8P-2 как статической или мобильной базовой станции. Эти модули также включают интегрированную поддержку приложений, таких как геозоны и определение положения.

Блок-схема модуля GNSS NEO-M8P-2. Из технического описания NEO-M8P-2.

STMicroelectronics, TESEO-LIV3R

Модуль TESEO-LIV3R от STMicroelectronics является низкопотребляющим GNSS-модулем для монтажа на поверхность с высокой чувствительностью и поддержкой множества систем (GPS/Glonass/BeiDou/QZSS). Этот модуль имеет меньшие габариты по сравнению с другими GNSS-продуктами, хотя и не включает интегрированную антенну, согласующие сети или блок питания. Однако он включает интегрированный низкошумящий генератор.

Данные о позиционировании выводятся из этого компонента через I2C или UART. Этот модуль поддерживает приложения, такие как геозоны, одометры, дифференциальный GPS и IoT-продукты. Если интегрированная связь USB 2.0 не требуется, этот GNSS-модуль обеспечивает точное позиционирование и навигацию с меньшими затратами и меньшими габаритами по сравнению с предыдущим модулем U-blox.

Модуль GNSS TESEO LIV3R от STMicroelectronics. Из технического описания TESEO LIV3R.

mikroElectronica, MIKROE-2670

Если вы ищете готовое решение для разработки или производства, модуль GNSS MIKROE-2670 от mikroElectronica является компактным модулем, который может служить решением для отслеживания GPS в сочетании с хост-микроконтроллером (MCU). Данные о позиционировании могут быть получены от модуля хост-микроконтроллером через кабель micro USB 2.0, I2C или UART. Просто добавьте совместимую с GPS активную антенну и перезаряжаемую батарею, а затем упакуйте модуль вместе с платой MCU, чтобы создать полное решение GNSS.

Полный модуль GNSS на батарейках от mikroElectronica.

Другие компоненты для поддержки модулей GNSS

Продукты, показанные выше, не включают в себя интегрированную антенну, хотя доступны другие модули, которые включают интегрированную патч-антенну или керамическую чип-антенну. Любой продукт с модулем GNSS потребует другие компоненты для полноценной работы системы. Вот некоторые из других компонентов, которые вам понадобятся для вашей системы позиционирования и навигации:

Всё больше продуктов включают в себя возможности позиционирования и навигации, начиная от продуктов IoT до робототехники и автономных транспортных средств. Когда вам нужно выбрать модуль GNSS для вашего продукта, попробуйте использовать расширенные функции поиска и фильтрации на Octopart. Используя Octopart, вы получите полное решение для поиска компонентов и управления цепочками поставок. Посмотрите нашу страницу с интегральными схемами, чтобы начать поиск необходимых вам компонентов.

Оставайтесь в курсе наших последних статей, подписавшись на нашу рассылку.