Унификация команд навигационных модулей Telit

№ 4’2018
PDF версия
Компания Telit, один из лидеров рынка беспроводных модулей для «Интернета вещей» (IoT), уделяет большое внимание вопросам совместимости, как аппаратной, так и программной. Если в первом случае имеется в виду ограниченное количество форм-факторов и в рамках одного формата выпускаются повыводно совместимые модули различных стандартов связи (как пример — модули сотовой связи семейств xE910 [1] и xE866 [2]), то во втором случае речь идет о совместимости на уровне протоколов обмена с модулями, выполненными на различных аппаратных платформах. На сегодня практически все модули сотовой связи Telit совместимы между собою по командам, модули Bluetooth также имеют идентичный набор команд.

Традиционно все модули спутниковой навигации (независимо от используемой аппаратной платформы) поддерживают протокол NMEA 0183, но в достаточно лимитированном объеме, ограниченном обычно четырьмя предложениями NMEA: GGA, GSA, GSV и RMC [3]. Эти предложения содержат информацию о координатах объекта, текущем времени, точности обсервации и параметрах космических аппаратов, по которым осуществляются вычисления. Любые настройки навигационного модуля выполняются с помощью проприетарных протоколов производителя вычислительного ядра (чипсета). Компания Telit, в отличие от большинства других изготовителей навигационных модулей, которые выпускают свои изделия на базе чипсета одного производителя, использует чипсеты трех известных брендов: MTK, ST Microelectronics и Qualcomm (SiRF). Естественно, данные вендоры имеют собственные протоколы управления навигационным модулем. В большинстве случаев такие протоколы являются конфиденциальными и представляют собой набор из нескольких документов, нередко противоречащих друг другу. По указанным причинам тонкая настройка модулей спутниковой навигации зачастую становится нетривиальной задачей с несколькими неизвестными.

Уже сейчас Telit имеет решение, позволяющее управлять модулями спутниковой навигации простыми AT-командами [4]. Однако в этом случае существует привязка к модулю сотовой связи, что не всегда удобно, а в ряде случаев — и избыточно. Поэтому разработчики Telit приняли решение создать дополнительный набор команд, универсальных для любых модулей спутниковой навигации. В результате потребитель сможет переходить с одной платформы на другую, не изменяя программу, управляющую модулем. Далее мы рассмотрим список уже реализованных и перспективных проприетарных команд Telit, а также одну из них более подробно.

На рис. 1 показана структура программного обеспечения навигационных модулей. Как видим, она в общем идентична для любых платформ. Верхние два уровня и являются проприетарным протоколом Telit и могут быть в значительной степени унифицированы.

Структура ПО модулей спутниковой навигации

Рис. 1. Структура ПО модулей спутниковой навигации

Формат проприетарных команд Telit

$PTWSxxx…[,attrib],action[,param1,param2…,paramN][*CS]<CR><LF>

где:

  • $PTWSxxx — собственно тип команды;
  • attrib — необязательный буквенно-цифровой код, показывающий, на какие подмножества параметров распространяется команда;
  • action — действие, которое будет выполняться по команде;
  • param1,param2…,paramN — набор параметров команды;
  • CS — контрольная сумма NMEA.

Краткий список проприетарных команд Telit

  • $PTWSVER— версия прошивки модуля:
  • $PTWSVER,GET,TELIT*57
  • $PTWSVER,TELIT,V13-2.3.0-STD-5.1.5-N96-000200*78

В данном случае это прошивка V13-2.3.0-STD-5.1.5-N96-000200 для модулей на основе чипсета MT3333 (SL869 V2/SL871).

$PTWSANT — управление детектированием антенны (обрыв/короткое замыкание).

$PTWSLNA — управление работой малошумящего усилителя (МШУ). В большинстве модулей Telit есть малошумящий усилитель, позволяющий работать с пассивной антенной. Если же антенна активная, МШУ должен быть отключен во избежание перенасыщения входных каскадов.

$PTWSMODE — режимы работы модуля. Могут быть заданы разнообразные режимы энергопотребления, конфигурации работы со спутниками, стационарный режим и т. д.

$PTWSINIT — перезапуск модуля, задание начальных координат и времени. Последняя задача весьма нетривиальна — хотя проприетарные протоколы всех производителей и позволяют задавать координаты и время, по факту эти данные не всегда могут быть эффективно переданы в модуль в связи с особенностями архитектуры чипсетов. Использование же команды Telit позволит существенно сократить время первого определения координат [5].

$PTWSPORT — задание перечня формируемых предложений NMEA, а также скорости передачи данных по последовательному порту. Следует отметить, что, помимо стандартных GGA, GSA, GSV и RMC, возможно формировать предложения EPE (Estimated Positioning Error) и RLM (Return Link Message) [6].

$PTWSSAT — задание фильтрации данных спутников по углу над горизонтом, мощности сигнала и DOP (потере точности). Такая фильтрация необходима в ряде применений, в частности это одно из требований для терминалов ЭРА-ГЛОНАСС.

$PTWSPOS, $PTWSVEL, $PTWSTIME — запрос координат, скорости и времени соответственно. Команды могут быть полезны, если необходимо выдавать данные не периодически, а по запросу.

$PTWSFENCE — контроль зоны (геофенсинг). Рассмотрим эту команду чуть более подробно.

Контроль маршрута

Рис. 2. Контроль маршрута

Геофенсинг (геозона) — это функция, позволяющая определить географические границы, которые впоследствии будут использованы для слежения за положением объекта и генерации событий. На сегодня программное обеспечение Telit позволяет конфигурировать до шести зон круговой формы. В перспективе ожидается, что можно будет задавать геозоны произвольной формы. На рис. 2–5 показаны варианты применения геофенсинга: контроль маршрута (рис. 2), контроль местоположения на больших (рис. 3), средних (рис. 4) и малых (рис. 5) территориях.

Контроль местоположения на большой территории

Рис. 3. Контроль местоположения на большой территории

Контроль местоположения в пределах города

Рис. 4. Контроль местоположения в пределах города

Контроль местоположения в пределах городского района

Рис. 5. Контроль местоположения в пределах городского района

Как видно из примеров, геозоны могут быть разнесены в пространстве, пересекаться или даже быть вложены одна в другую. Команда $PTWSFENCE позволяет задавать конфигурацию шести геозон, включая допуски по вероятности нахождения объекта в точке. На рис. 6 показаны варианты формирования событий геофенсинга в зависимости от местоположения объекта и вероятности нахождения в заданной точке. Варианты местоположения объекта:

  • IN — объект находится внутри зоны с заданной вероятностью;
  • OUT — объект находится вне зоны с заданной вероятностью;
  • ON — объект находится вблизи границы зоны;
  • UNK — местоположение не определено либо геофенсинг отключен.
Варианты формирования событий

Рис. 6. Варианты формирования событий

На рис. 7 показан реальный пример использования геофенсинга при движении объекта. Как видим, при правильном выборе геозон, в зависимости от постановки задачи, возможно довольно точно контролировать траекторию движения. При этом удается существенно сократить объем информации, передаваемой от объекта, и тем самым уменьшить расходы (как финансовые, так и энергетические) на передачу данных.

Пример работы в реальных условиях

Рис. 7. Пример работы в реальных условиях

В перспективе в модулях Telit появятся геозоны произвольной формы, их число будет увеличено, будет предусмотрена возможность периодической выдачи статуса геозон, а также формирование событий в виде сигналов GPIO.

Таким образом, использование проприетарных команд Telit не только существенно увеличивает функционал модулей спутниковой навигации, но и делает программно совместимыми модули, выпущенные на основе чипсетов разных производителей. Вкупе с аппаратной совместимостью различных модулей Telit это дает возможность с минимумом затрат переходить от применения одного модуля к другому, чтобы обеспечить оптимальные характеристики конечного изделия.

Литература
  1. Рудневский А. Telit xE910: один дизайн — множество применений // Беспроводные технологии. 2013. № 2.
  2. Рудневский А. Новая концепция унификации Telit: «гнездовая» система в семействе xE866 // Беспроводные технологии. 2016. № 2.
  3. www.atoma.spb.ru/sites/default/files/documents/telit_mt_gnss_software_user_guide_r2.pdf
  4. Рудневский А. Новые возможности определения координат с использованием M2M-модулей компании Telit // Беспроводные технологии. 2014. № 3.
  5. Рудневский А. Технология A-GPS и ее реализация в мультисистемных навигационных модулях Telit // Беспроводные технологии. 2014. № 2.
  6. www.nmea.org/Assets/201508016%20rlm%20amendment%20version%204.10.pdf

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.