1 - Microdis

Historie firmy u-blox
1997
1998
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Snímek 1
Založena firma u-blox AG
První modul GPS na světě pro plošnou montáž
Populární 1“ formát TIM
Čipová sada Antaris ve spolupráci s firmou Atmel
Moduly TIM-LX s čipovou sadou Antaris
Navigace s vysokou citlivostí SuperSense
Moduly GPS SuperSense
Nový formát LEA s rozměry 22x17mm
Představen systém A-GPS on-line
Nový formát NEO s rozměry 12,2x16mm
50kanálová čipová sada u-blox5 s citlivostí -160dBm a spotřebou 50mW
Představen systém A-GPS off-line
Nejmenší modul na světě AMY s rozměry 6,5x8x1,2mm
Uvedeny na trh moduly LEA a NEO s čipovou sadou u-blox 5
Nová čipová sada u-blox 6 zlepšuje start a snižuje spotřebu
Převzetí firmy Neonseven umožňuje vstup na trh GSM
Představen a uveden na trh modul GSM LEON
Uvedeny na trh moduly s čipovou sadou u-blox 6
Představen a uveden na trh modul 3G LUCY
Představen modul GSM s podporou in-band (eCall)
U-blox získává patent na úspornou real-time GPS
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Přehled modulů GPS – doporučené typy
Všechny moduly
LEA
Citlivost -160dBm
●
Integrovaný LNA pro pasivní anténu
●
A-GPS on-line a off-line
●
SBAS (EGNOS, WAAS...)
●
UART, DDC (I2C), USB
NEO
●
●
●
●
Kompaktní modul 12,2×16×2,4mm
ROM; konfigurace v BBR (RAM)
nebo v externí FLASH
KickStart (rychlý start)
•
•
●
NEO-6Q
NEO-6G
2,7 – 3,6V
1,75 – 2,0V
NEO-6M
●
●
Univerzální modul 17×22×2,4mm
Napájení 2,7 až 3,6V
Podpora aktivní antény
•
•
•
●
•
2,7 – 3,6V
•
Snímek 2
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
LEA-6x
LEA-6A (ROM, konfigurace v BBR)
Speciální aplikace
•
NEO-6x
LEA-6S (ROM, konfigurace v BBR)
LEA-6H (FLASH)
•
Paměť pro A-GPS off-line (a konfiguraci)
•
Aktualizace FW → Galileo
Standardní start
•
●
Ochrana proti zkratu
Indikace odpojení (externě)
Power management
KickStart
•
●
Standardní start
•
●
LEA-6T
•
Timing
•
Data RAW
LEA-6R
•
Inerciální navigace
Přehled modulů GPS – další typy
Všechny moduly
●
●
●
●
●
Citlivost -160dBm
Integrovaný LNA pro pasivní anténu
A-GPS on-line a off-line
SBAS (EGNOS, WAAS...)
u-blox 5
AMY- 6M
●
●
●
●
●
●
Miniaturní modul 6,5×8×1,2mm LGA50
1,75 až 2,0V & 2,7 až 3,6V
ROM; konfigurace v BBR (RAM)
nebo v externí FLASH
UART, DDC (I2C), USB
Vyšší náročnost integrace
Mobilní aplikace ve velkých sériích
TIM- 5H
AMY
●
●
●
●
Zpětná kompatibilita s 1“ moduly
Napájení 2,7 až 3,6V
2x UART
Podpora aktivní antény
•
•
•
●
TIM
●
Snímek 3
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Ochrana proti zkratu
Indikace odpojení (externě)
Power management
KickStart
Nevhodný pro nové aplikace → LEA-6H
Přehled modulů GPS
KickStart
Miniaturní
6,5x8mm
Kompaktní
12,2x16mm
Pasivní anténa
ROM
Univerzální
17x22mm
Aktivní i pasivní
anténa
2,7 - 3,6V
1,75 – 2,00V
2,7 – 3,6V
Pasivní anténa
ROM
Timing
Inerciální
navigace
LEA-6T
LEA-6R
AMY-6M
1,75V - 2,00V
NEO-6G
2,7 - 3,6V
NEO-6Q
FLASH
Upgrade FW
Konfigurace
LEA-6H
ROM
LEA-6S
Seminář locate,
navigate,
Seminář locate, navigate, accelerate
Snímek
4 accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Trenčín, 6. října 2010
Standard
NEO-6M
LEA-6A
Snímek 4
Vlastnosti přijímače u-blox 6
50 kanálový přijímač
Vyhledávací přijímač
Sledovací přijímač
32 kanálů, > 2x106 korelátorů
18 kanálů
Velmi rychlý start
Navigace, nízká spotřeba
GPS
GPS
EGNOS, WAAS, MSAS, GAGAN
EGNOS, WAAS, MSAS, GAGAN
Galileo
Rychlý start
Galileo
Velmi rychlý asistovaný start
GPS: <1s
Snímek 5
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Rychlý asistovaný start
Galileo: <10s
u-blox 6 - vlastnosti
Přesnost
●
Pozice
•
•
<2,5m
<2,0m
Výskyt [%]
CEP
CEP, SBAS
24 hod., statická poloha, -130dBm
●
Čas
•
•
RMS
99%
30ns (LEA-6T 15ns)
<60ns
Citlivost
●
●
Navigace
Studený start
TTFF
●
●
●
●
KickStart
Standard
-160dBm
-147dBm
-146dBm
KickStart
Standard
Studený start
Teplý start
Hot start
A-GPS
-130dBm, neomezený režim
Snímek 6
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
28s
28s
1s
1s
32s
32s
1s
<3sent (PM)
Vzdálenost od skutečné pozice [m]
S–J
Z–V
Vert.
Přesnost a spolehlivost navigace
Vlivy
●
Stav družic
•
•
●
Konstalace viditelných družic
•
●
SBAS (EGNOS, WAAS...)
Lokální vlivy
•
•
Snímek 7
DOP (Dilution of position)
•
NMEA: GSA
•
UBX-NAV-DOP
Atmosférické vlivy
•
●
NMEA: GBS, GRS
UBX-NAV-SVINFO
Odrazy
•
Multipath
Umístění antény
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Odraz
(Multipath)
Stín
DOP
PDOP 1,4
Výborné rozložení
satelitů
PDOP 4,3
Stále použitelné
rozložení satelitů
Hodnoty PDOP
●
●
●
Snímek 8
1 Optimální rozložení
8 Hranice použitelnosti
30 Může způsobit chybu přes 150m
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
PDOP 12,6
Satelity jsou skoro
v přímce. Typické pro
oblasti s vysokou
zástavbou
Typy DOP
●
●
●
PDOP
VDOP, HDOP
TDOP
SBAS
Evropa: Egnos
Amerika: WAAS
Japonsko: MSAS
Satelity
GPS
Sluneční aktivita
Satelity
SBAS
Indie: GAGAN
SBAS lze použít jen pro
specifikovanou oblast
Ionosféra
Rozdílnézpoždění
signálu
RIMS
Snímek 9
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
RIMS
RIMS
Zpoždění signálu
Odchylky orbitu
Chyba hodin SV
Ionosférické podm.
Integrita systému
Řídící centrum
a vysílače
TTFF u-blox 6 vs. u-blox 5
Typ. Čas [s]
u-blox 5
u-box 5 KickStart
u-blox 6
u-blox 6 KickStart
Signál [dBm]
Snímek 10
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Provozní režimy a spotřeba
Nastavení zprávou UBX-RXM
●
Neomezený režim
Vyhledávací přijímač je stále v provozu
Data ke všem družicím dostupným dle seznamu
•
•
●
Režim Eco
Optimalizovaný režim vyhledávacího přijímače
Vyhledávací přijímač je zastaven při první platné pozici
a dostatečném počtu satelitů nebo do 3 min.
Další družice případně vyhledává navigační přijímač
•
•
•
●
Úsporný režim (PM)
Aktivní režim řízení spánku
Pozice od 1Hz
Konfigurace zprávou UBX-CFG-PM
•
•
•
Režim
Pozice
Neomezený
Eco
1Hz
Úsporný (PM)
Snímek 11
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Proud [mA]
Příkon při navigaci [mW]
Vyhledávání
Navigace
@ 1,8V
@ 3V
49
42
76
126
48
38
68
114
16
29
48
Závislost spotřeby na čase
Proud
Čas [s]
Snímek 12
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Úsporný režim PM
Redukce průměrné spotřeby během navigace
●
Periodické vypínání částí nebo celého přijímače
•
•
●
Periodické probouzení
•
•
•
●
Doba navigace
Doba vyhledávání satelitů
Konfigurovatelné od 1s do 12 dnů
Přerušení (EXT_INT0, 1)
UART (UBX-RXM-POSREQ)
Automatická aktualizace času a navigačních dat
Omezení proudových špiček při vyhledávání satelitů
●
●
●
Snímek 13
Nezávisle na nastavení ostatních parametrů
Vhodné pro bateriový provoz
Delší TTFF
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Konfigurace UBX-CFG-PM
Update Period
Interval aktualizace pozice
Search Period
●
Interval získání pozice
Gird Period Offset
●
Posun pro absolutní určení startu
●
Vztaženo k začátku týdne času GPS (TOW)
On Time
●
Délka provozu od první pozice
Acq. Timeout
●
Max. doba pokusu o nalezení satelitů
Aktuální navigační data
●
Update RTC
●
Update EPH
Nastavení probouzení pinem EXTINT
●
EXTINT Selection, EXTINT Forces ON/OFF
Redukce proudových špiček
●
Snímek 14
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Nastavení časů PM
Acuisition
Timeout
+
Search Period
–
–
Platná
pozice
+
Time On
–
Update Period
+
Vyhledávání satelitů
Snímek 15
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Navigace
Spánek
Spotřeba v režimu PM
Požadavek na rychlý start přidá cca 1mA k dlouhodobé spotřebě
Proud při spánku je 50uA
Závislost průměrné spotřeby na intervalu aktualizace pozice
•
•
Nespojitý průběh je způsoben rozdílnou konfigurací vypínání
Průměrnou spotřebu lze ovlivnit nastavením některých hodnot PM
•
on-Time, minAcqTime, updateRTC, updateEph atd.
[mA]
10
1
0,1
1s
Snímek 16
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
1min.
1hod.
1den
Interval
aktualizace
Navigační data
Ephemeris
Reset
Pouze vlastní data
●
Platnost
●
Interval zveřejnění nových dat
●
Přesnost polohy satelitu
●
Doba získání
Almanac
●
Data pro všechny družice
●
Platnost
●
Interval zveřejnění nových dat
●
Přesnost polohy satelitu
●
Dobá získání
Požadavky na signál
●
až 4 hodiny
1/hod.
cca 2m
18s
●
Vyhledání družic a získání dat
Sledování družic (navigace)
•
●
•
●
několik týdnů
1/den
cca 3km
6s / 750s
Smazány Eph, Alm, čas
Warm
•
●
●
Cold
Smazán Eph
Zůstává Alm, čas
Hot
•
Zůstává Eph, Alm, čas
>30dBhz
od 12dBHz
30s
18s
Čas
Snímek 17
Eph
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Eph
Stat
Alm
●
Ideální signál
•
●
Nedostatečný signál
•
●
Získány navigační data
Navigační data nelze
získat nebo zdržují start
Nedostatečný signál A-GPS
•
Snímek 18
Navigační data dodána
službou A-GPS
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Vyhledávání
Studený start
Načítání Eph
Vyhledávání
Zrychlení startu navigace
dodáním navigačních dat
Získány
Ephemeridy
Načítání Eph
Vyhledávání
A-GPS
Nalezen
signál
Navigace
Navigace
Přenos dat A-GPS
Globální
referenční
síť
Eph
Alm
Stav
Čas
Internet
A-GPS
Serverová
infrastruktura
Snímek 19
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Mobilní síť
(GPRS)
2 řešení A-GPS
AssistNOW Online
AssitNOW Offline
při studeném startu
dle platnosti dat
Dostupnost dat při startu
ze serveru
z lokální paměti
Platnost
2 – 4 hod.
1, 3, 5, 7, 10 a 14 dnů
1 – 3 kB
10kB @ 1den
90kB @ 14 dnů
Eph, čas, stav, Alm
predikovaná data ALP
čas z vlastního zdroje
1s
5s
2,5m
10 – 50m
Interval dodání dat
Velikost stažených dat
Typ dat
TTFF
Přesnost
Snímek 20
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Dostupnost A-GPS
Free Service
AssistNOW online (free service)
●
Po registraci na adrese
[email protected]
●
Protokol TCP/IP
Služba poskytována zdarma
●
Možná pomalejší odezva nebo
přerušení dostupnosti serveru
Premium service
●
●
●
Zpoplatněný přístup
Dostupnost dle smlouvy o
provozuschopnosti a dostupnosti
AssitNOW offline (free service)
●
Na adrese http://apl.u-blox.com
nebo http://apl.u-blox.com/current_[n]d.alp
●
Protokol HTTP/1.1
●
Aktualizace >3/den
Jednoduchá implementace
s moduly GSM LEON a 3G LISA
Zrcadlo nebo proxy
Přijímač
Referenční síť
Snímek 21
Hlavní server
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Server zákazníka
Přijímač
Inerciální navigace
Bez GPS
Nedostatečný signál
Kvalitní signál
Modul LEA-6R
Navigace v místech bez signálu GPS
Gyroskopický senzor
•
•
•
●
•
I/O pin nebo UART / DDC
Vymezuje využitelnost na automotive
Teplotní kompenzace
•
●
GPS
Senzory
GPS
Senzory
Rychloměr
•
●
Epson XV-8000
ADC Linear Technology LTC1860
Rozhraní SPI
National Semiconductor LM70
Přesnost
•
•
Vzdálenost: 5%
Úhel: 3°/min.
Vzdálenost určená z rychloměru
Úhel dopočítaný gyro senzorem
Snímek 22
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Skutečná pozice
Pozice GPS
Inerciální navigace
GPS
Senzory
Kalibrace
●
u-blox SFDR
u-blox SFDR
u-blox SFDR
Pozice, rychlost,
Čas z RTC
Konstantní výška
Pozice (3D)
Rychlost
Čas
Pozice (3D)
Rychlost
Čas
LEA-6T
Přesný čas
●
●
●
RMS
99%
Kompenzovaný
•
●
30ns
<60ns
15ns
Informaci o chybě lze použít ke kompenzaci chyby
vztažené k rozlišení
Rozlišení
21ns
2 pulzní výstupy
●
Konfigurovatelné do 10MHz
Čas již s jedním satelitem
5 pozic/s
Data RAW
●
Výrobně nastavený dynamický model: Stationary
•
Snímek 23
Max. rychlost 10m/s
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Signál GPS
Úroveň signálu GPS je pod úrovní tepelného šumu
●
Žádný prostor pro ztráty vlivem nevhodného návrhu
Informace z co nejvíce satelitů
●
Vhodné umístění antény
Vysoká citlivost na rušení
●
Ochrana antény a VF obvodu před rušením
Snímek 24
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Typy antén – pasivní antény
Keramický patch
●
Velká směrovost
•
•
Velký zisk
Velké potlačení odražených signálů
Ladící sada 1575 - 1595MHz
Helix
●
„Všesměrová“
•
Vhodné pro osobní přístroje
Vícevrstvé keramické antény
●
Pro GPS nevhodné
Vyšší náročnost na integraci
●
●
Impedanční přizpůsobení
Frekvenční přizpůsobení
•
1575MHz
Ladící sady
Potlačení rušení (SAW)
●
Ochrana před statickou elektřinou
Krátké vzdálenosti (mm)
Posun
vlivem
krytu
●
●
Mobilní a osobní přijímače
Snímek 25
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Patch
Uzemění
Kryt
Permitivita εr >2
Síla
Tvar
Vzdálenost od antény
Typy antén – aktivní antény
Jednoduchá integrace
Zpravidla patch
Integrovaný LNA 15 až 25dB
Vyšší pozornost při výběru antény
Přenos signálu na delší vzdálenost (m)
●
Napájení 2,7 až 6V, 5 až 20mA
Velká variabilita
●
Montáž
•
•
•
●
Antenna
Konektoru
•
●
Magnetická
Samolepící
Pevná šroubem
Antenna Supply Voltage
Coaxial Antenna Cable
SMA, SMB, MCX...
Low Noise
Amplifier
(LNA)
Kabel
•
Snímek 26
Délka a typ
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Active Antenna
GPSReceiver
(incomplete)
Minimalizace nepříznivých vlivů
Napájecí napětí
●
●
●
Krátké a dostatečně dimenzované vedení
Dostatečné blokování, eliminace parazitní indukčnosti
Max. zvlnění 50mVšš
Umístění
Závislost zisku na ploše uzemění
patch □25mm
Izolace a odstínění VF části od digitální
●
Žádné datové vedení pod modulem
Uzemění
●
Robustní s dostatečnou hustotou průchodek
Návrh antény
●
Impedanční přizpůsobení (program AppCAD)
●
Dostatečná „protiváha“
Umístění antény
Zisk [dBi]
4
3
●
●
Co nejdále od rušivých zdrojů
•
•
Snímek 27
Řídící jednotky
VF komunikace – GSM, UMTS, TETRA...
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
2
1
0
40
50
60
70
80
90
Plocha uzemění [□mm]
100
// 200
Podpora vývoje
Podrobná technická dokumentace
Katalogové listy
●
Hardware Integration Manual
●
Receiver Description and Protocol Specification
●
Aplikační poznámky
●
Demo Design
Software
●
●
u-center
•
•
•
•
•
Seznámení s moduly u-blox
Analýza modulů
Statistické zpracování dat
Servisní SW
Volně ke stažení na www.u-blox.com
Vývojové sady
●
EVK-6
•
●
Samostatný GPS
EVK-xx6x
•
GPS + GSM
Technické dotazy
●
Snímek 28
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
[email protected]
Výhled - FW7.00
Zlepšená citlivost navigace do -162dBm
Snížená spotřeba a zlepšená efektivita PM
AssitNOW Autonomus
Žádné stahování dat z internetu
●
Predikce Eph na 3 dny (= platnost dat)
●
Start od 12s
●
Přesnost od 10m
Map Matching Input
●
Zlepšení navigace na základě zpětné vazby s mapovým podkladem
RTCM (DGPS)
●
Konečně!
●
V 2.3
●
Data typ 1, 2, 3 a 9
Detekce rušení
●
4 úrovně varování
Uvolnění
●
●
●
Snímek 29
FW (FLASH): December 2010
Moduly ROM: Jún 2011
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Výhled - Moduly
Snímek 30
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
Příslušenství
Antény
●
Pasivní patche
•
•
●
10x10 až 25x25mm
1575 až 1595MHz
Aktivní antény
•
•
Snímek 31
Konektory
●
●
●
●
Hranová montáž
SMD
Klasická
SMA, SMB, MCX, dle požadavku
u-blox ANN-MS
•
2,7 – 6V; 8,5mA typ.
•
4 dBic (70x70mm uzemění)
•
LNA 27dB
•
Šum 1,8dB typ.
•
VSWR max. 2,0:1
•
48x40x13mm, kabel 5m
•
SMA, SMB, MCX, FAKRA
Mexxx
•
Magnetické, samolepící, pevné
•
Délka kabelu 3m, 5m, dle požadavku
•
Konektor SMA, SMB, MCX, dle požadavku
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010
SMA-EM
Přijímač Falcom FSA03
u-blox UBX-G5010
50kanálový přijímač
-160dBm / -144dBm
3,3V; 40mA
Anténa Helix Sarantel
●
●
Zisk -3,5dBic
Efektivita
•
•
360°
180°
23%
45%
Úhel 120°
●
VSWR <2,0:1
51 x 15 x 13,2mm
●
SMD
-40 .. +85°C
●
Snímek 32
Seminář locate, navigate, accelerate
Trenčín, 6. října 2010