Sử dụng Mô-đun GNSS để Thêm Chức năng Định vị cho Sản phẩm của Bạn

Created: Tháng Mười 20, 2020
Updated: Tháng Bảy 1, 2024

Tôi nhớ khi mua chiếc xe đầu tiên, và bố mẹ tôi đã mua cho tôi một bộ định vị GPS sau thị trường vào ngày sinh nhật của tôi. Thiết bị đó cồng kềnh và được gắn vào kính chắn gió bằng một cái cốc hút, và nó trở thành một vật không mấy được sử dụng thường xuyên hơn là một đơn vị định vị. Ngày nay, những hệ thống này nhỏ gọn và chính xác hơn, nhờ vào sự tích hợp cao hơn ở cấp độ bo mạch và linh kiện.

Nếu bạn muốn thêm khả năng định vị GPS chính xác vào sản phẩm mới của mình, một mô-đun GNSS sẽ cung cấp cho bạn vị trí chính xác trong một gói nhỏ gọn. Thay vì sử dụng các linh kiện riêng lẻ để xây dựng một mô-đun tùy chỉnh và chuỗi tín hiệu trên bo mạch của bạn, bạn có thể sử dụng một mô-đun đã đóng gói sẵn để tiết kiệm số lượng linh kiện và không gian bo mạch. Những mô-đun này tích hợp sẵn ăng-ten, bộ khuếch đại, linh kiện điều kiện tín hiệu, và các linh kiện khác vào một gói nhỏ gọn.

Điều gì có trong một mô-đun GNSS?

Một mô-đun GNSS được thiết kế để cung cấp vị trí toàn cầu sử dụng nhiều hệ thống vệ tinh. Các sản phẩm di động sẽ vượt qua biên giới hoặc có nguy cơ di chuyển ra ngoài khu vực có thể truy cập GPS nên sử dụng mô-đun GNSS để truy cập vào một hệ thống khu vực khác (GLONASS, Galileo, BeiDou và/hoặc QZSS).

Một mô-đun GNSS giống như các mô-đun hệ thống-trên-mô-đun (SoMs) khác ở chỗ nó tích hợp nhiều linh kiện vào một PCB nhỏ. Sau đó, nó có thể dễ dàng được thêm vào bo mạch chính của bạn thông qua một kết nối cạnh, kết nối gắn bề mặt, hoặc kết nối đồng trục. Ý tưởng là đóng gói sẵn tất cả các linh kiện cần thiết cho việc thu nhận tín hiệu, khuếch đại/lọc, và xuất dữ liệu vị trí qua một giao diện tiêu chuẩn (SPI, UART, v.v.). Một số mô-đun GNSS bao gồm ăng-ten tích hợp, dưới dạng ăng-ten in hoặc ăng-ten chip gốm.

Những mô-đun này cũng bao gồm các LNA tích hợp và bộ lọc để thu tín hiệu GNSS từ ăng-ten. Đầu vào có thể không được khớp trở kháng, vì vậy hãy chắc chắn kiểm tra các bảng dữ liệu của bạn. Bạn sẽ cần phải cung cấp khớp trở kháng, điều này sẽ phụ thuộc vào ăng-ten cụ thể được sử dụng để thu tín hiệu. Một bộ khuếch đại RF trong chuỗi tín hiệu không nên được sử dụng vì điều này sẽ gây ra sự bão hòa cho bộ khuếch đại đầu vào và tạo ra các sản phẩm giao thoa mạnh.

Sơ đồ khối điển hình cho một mô-đun GNSS.

Dù bạn sử dụng một mô-đun GNSS tích hợp hay bạn xây dựng một cái gì đó tùy chỉnh, giao diện kỹ thuật số đầu ra sẽ cung cấp dữ liệu vị trí qua một giao thức tiêu chuẩn. UART và I2C là phổ biến nhất, nhưng SPI cũng có sẵn. Một số mô-đun có thể dễ dàng được tích hợp vào một hệ thống máy tính qua USB, cho phép giao tiếp dễ dàng với một ứng dụng chủ hoặc một ứng dụng web. Sử dụng một mô-đun GNSS đã đóng gói sẵn với USB tích hợp cũng làm cho việc phát triển ứng dụng trở nên dễ dàng hơn trước khi bạn xây dựng một mô-đun tùy chỉnh.

Lựa chọn mô-đun GNSS

Thay vì sử dụng các linh kiện riêng lẻ để xây dựng một mô-đun GPS tùy chỉnh cho sản phẩm mới của bạn, hãy xem một số lựa chọn mô-đun GNSS dưới đây. Những mô-đun GNSS đã đóng gói sẵn này có thể cung cấp cùng khả năng bên cạnh các tính năng tích hợp khác và với kích thước nhỏ gọn hơn.

Các mô-đun được hiển thị dưới đây không bao gồm ăng-ten tích hợp và là các lựa chọn cơ bản để tích hợp vào một bo mạch chính. Các nhà sản xuất được hiển thị dưới đây và các nhà sản xuất khác cung cấp các mô-đun trong cùng dòng sản phẩm bao gồm ăng-ten hoặc các giao diện số bổ sung.

U-blox, NEO-M8P-2

Mô-đun GNSS NEO-M8P-2 từ U-blox là một trong những lựa chọn phổ biến nhất cho các sản phẩm IoT mới. Máy thu GNSS này cho phép nhận và theo dõi đồng thời trên nhiều hệ thống GNSS. Các máy thu này được cấu hình để nhận GPS và GLONASS đồng thời theo mặc định, hoặc có thể sử dụng sự kết hợp của BeiDou và GPS. Thành phần gắn mặt này dễ dàng được đặt trên một PCB và bao gồm mọi thứ trừ ăng-ten và MCU chủ. Dữ liệu được cung cấp qua UART, SPI, giao diện DCC tuân thủ I2C, hoặc qua một PHY USB 2.0 tích hợp.

Mô-đun GNSS U-blox NEO-M8P-2 hỗ trợ chế độ hoạt động rover giữa hai mô-đun khác nhau. Một mô-đun cố định và mô-đun rover có thể giao tiếp sử dụng một luồng tin nhắn RTCM 3. Một cấu hình khác là thiết lập NEO-M8P-2 như một trạm cơ sở tĩnh hoặc di động. Những mô-đun này cũng bao gồm hỗ trợ tích hợp cho các ứng dụng như geofencing và cảm biến tư thế.

Sơ đồ khối mô-đun GNSS NEO-M8P-2. Từ tài liệu dữ liệu NEO-M8P-2.

STMicroelectronics, TESEO-LIV3R

Mô-đun GNSS TESEO-LIV3R từ STMicroelectronics là một mô-đun GNSS gắn mặt tiêu thụ điện năng thấp với độ nhạy cao và hỗ trợ đa hệ thống (GPS/Glonass/BeiDou/QZSS). Mô-đun này có kích thước nhỏ gọn hơn so với các sản phẩm GNSS khác, mặc dù nó không bao gồm ăng-ten tích hợp, mạng khớp nối, hoặc điều kiện nguồn điện. Tuy nhiên, nó bao gồm một đồng hồ giảm tiếng ồn tích hợp.

Dữ liệu vị trí được xuất từ thành phần này qua I2C hoặc UART. Mô-đun này bao gồm hỗ trợ cho các ứng dụng như geofencing, đồng hồ đo, GPS sai lệch, và các sản phẩm IoT. Nếu giao tiếp USB 2.0 tích hợp không cần thiết, mô-đun GNSS này cung cấp vị trí chính xác và điều hướng với chi phí thấp hơn và kích thước nhỏ gọn hơn so với mô-đun U-blox trước đó.

Mô-đun GNSS TESEO LIV3R từ STMicroelectronics. Từ tài liệu dữ liệu TESEO LIV3R.

mikroElectronica, MIKROE-2670

Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp đóng gói sẵn cho việc phát triển hoặc sản xuất, mô-đun GNSS MIKROE-2670 từ mikroElectronica là một mô-đun nhỏ gọn có thể hoạt động như một giải pháp theo dõi GPS kết hợp với một MCU chủ. Dữ liệu vị trí có thể được thu thập từ mô-đun bởi MCU chủ qua cáp micro USB 2.0, I2C, hoặc UART. Chỉ cần thêm một ăng-ten hoạt động tương thích GPS và một pin sạc, và đóng gói mô-đun với một bảng MCU để tạo thành một giải pháp GNSS hoàn chỉnh.

Mô-đun GNSS chạy bằng pin hoàn chỉnh từ mikroElectronica.

Các thành phần khác để hỗ trợ mô-đun GNSS

Các sản phẩm được hiển thị ở trên không bao gồm ăng-ten tích hợp, mặc dù có các mô-đun khác có sẵn bao gồm ăng-ten vá hoặc ăng-ten chip gốm. Bất kỳ sản phẩm nào với mô-đun GNSS đều cần các thành phần khác để hoạt động hệ thống đầy đủ. Dưới đây là một số thành phần khác bạn sẽ cần cho hệ thống định vị và điều hướng của mình:

Nhiều sản phẩm đang bao gồm khả năng định vị và điều hướng, từ sản phẩm IoT đến robot và xe tự hành. Khi bạn cần chọn một mô-đun GNSS cho sản phẩm của mình, hãy thử sử dụng các tính năng tìm kiếm và lọc nâng cao trên Octopart. Khi bạn sử dụng Octopart, bạn sẽ có một giải pháp hoàn chỉnh cho việc tìm nguồn cung và quản lý chuỗi cung ứng. Hãy xem trang mạch tích hợp của chúng tôi để bắt đầu tìm kiếm các thành phần bạn cần.

Hãy cập nhật với các bài viết mới nhất của chúng tôi bằng cách đăng ký nhận bản tin của chúng tôi.