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
