Новый ГНСС-модуль u-blox ZED F9P со встроенным блоком RTK

№ 02’2018
PDF версия
Мировой лидер в разработке и производстве GNSS-чипов и модулей для массового потребления, швейцарская фирма u-blox анонсировала новый ГНСС-модуль со встроенным блоком RTK — ZED F9P, позволяющий определять координаты движущегося объекта с точностью до нескольких сантиметров. Модуль предназначен для использования в автомобильном транспорте, индустриальных приложениях, беспилотных наземных и летательных средствах. Навигационный GNSS-модуль ZED F9P с размерами всего 17,0×22,0×2,4 мм поддерживает работу со спутниковыми навигационными системами GPS, GLONASS, Galileo и BeiDo. Программное обеспечение позволяет работать с высокоточными системами коррекции — такими, например, как RTCM v. 3.x, SSR, SBAS, PPP. Модуль выполнен в миниатюрном, ударопрочном, виброустойчивом корпусе в конструктиве 24-pin LGA.

В феврале 2018 года в Тальвиле (Швейцария) фирма u-blox впервые анонсировала свою новую разработку — технологическую платформу GNSS-позиционирования uBlox F9. В конце апреля состоялась презентация нового модуля ZED-F9P [1].

Приемник модуля, имеющий 184 рабочих канала, позволяет параллельно работать со всеми глобальными навигационными спутниковыми системами: GPS L1C/A и L2C; GLONASS L1OF и L2OF; Galileo E1B/C E5b, Beidou B1I B2I, Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) L1C/A и L2C. На рис. 1 представлены рабочие частоты всех мировых спутниковых навигационных систем (СНС). ВЧ-тракт ГНСС-модуля  ZED-F9P поддерживает работу во всем диапазоне указанных частот ( 1176,45–1610 МГц ).

Рабочие частоты сигналов спутниковых навигационных систем (СНС), поддерживаемые модулем ZED-F9P

Рис. 1. Рабочие частоты сигналов спутниковых навигационных систем (СНС), поддерживаемые модулем ZED-F9P

В новом модуле для коррекции так называемых атмосферных ошибок определения координат используется многочастотный режим обработки сигналов GNSS c коррекцией фазовых сдвигов в реальном времени — RTK. Кроме того, реализована функция укороченного времени до первого местоопределения Fast time to first fix (Fast TTFF). Сочетание параллельной обработки сигналов всех спутников, сокращенное время TTFF и коррекция RTK позволяют модулю ZED-F9P за несколько секунд получать координаты движущихся объектов с точностью до 2 см.

Известно, что СНС разных стран мира используют различные несущие частоты для передачи данных, отличающихся как по объему, так и по и информативности. Например, в GPS индивидуальная информация каждого спутника передается на одних и тех же несущих частотах: L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1224,60 МГц. Дополнительную служебную информацию в системе GPS передают на частоте L5 = 1176,45 МГц. Частота L1 получается путем умножения частоты задающего генератора на 154 и модулируется С/А- и Р-кодами. Частота L2 — результат умножения частоты задающего генератора на 120, модулируемый Р-кодом. Обе несущие частоты дополнительно модулируются навигационным сообщением. В процессе модуляции точного дальномерного Р(Y)-кода одновременно формируются метки времени спутникового сигнала. Полностью открытыми для пользователей всего мира являются сигналы спутников GPS с кодами так называемого грубого захвата Coarse/Acquisition (С/А). Частоты L2 и L5 предназначены для специальных целей.

Спутники ГЛОНАСС передают первый сигнал в диапазоне частот L1OF 1593–1610 МГц, а второй — в диапазоне L2OF 1237–1254 МГц. На спутниках ГЛОНАСС серии К также введена дополнительная передача сигнала с кодовым разделением (ПКР), с центральной частотой L3OF 1,2 ГГц. Сигнал в диапазоне L1 в ГЛОНАСС аналогичен C/A-коду в GPS и доступен для всех потребителей в зоне видимости группировки спутников. Сигнал в диапазоне L2 закрыт для общего пользования.

Поскольку модуль ZED-F9P поддерживает систему коррекции реального времени RTC на всех, кроме полностью закрытых военных частот, то сфера применений этих ГНСС-приемников не ограничивается только бытовыми навигаторами. Эти модули могут также быть использованы в специальных приложениях.

Поскольку модуль ZED-F9P сохраняет действующие альманахи, время первой фиксации (TTFF) можно существенно сократить за счет уменьшения холодного старта (Cold Start), теплого старта (Warm Start), PVT (Position — Velocity — Time).

Технология Real Time Kinematics (RTK), разработанная в начале 1990-х годов, предназначена для коррекции искажений сигналов спутника, обусловленных атмосферными неоднородностями, помехами от стационарных и подвижных объектов, а также эффектами переотражения и многолучевости. Эта технология позволяет пользователю получать сантиметровую точность позиционирования в режиме реального времени. Суть метода RTK заключается в том, что в качестве опорной системы применен дополнительный GNSS-приемник базовой станции (base station), который размещен стационарно в пункте с предельно точно известными координатами. Второй GNSS-приемник, получивший название «ровер» (rover), устанавливается на объекте, координаты которого необходимо измерить (рис. 2) [2].

Схема работы технологии RTK

Рис. 2. Схема работы технологии RTK

Одновременно на ровере и на базовой станции измеряются фазы несущей GNSS-сигналов. Базовая станция обрабатывает сигналы спутников и вычисляет координаты, сравнивая их с хорошо известными эталонными значениями. Специальное программное обеспечение определяет коэффициенты коррекции так, чтобы эталонные и расчетные данные координат базовой станции совпадали. Полученные корректирующие данные по каналам радио- или сотовой связи передаются на роверы. Эта операция, в зависимости от используемого протокола, повторяется с определенной частотой. В модулях ZED-F9P поддерживается режим перестраиваемой частоты RTK с максимальным значением 20 кГц. Важно отметить, что ZED‑F9P имеет встроенный блок многочастотной коррекции реального времени Multi Real Time Kinematics (MRTK). Поэтому для реализации режима коррекции RTK не требуются дополнительные аппаратные и программные средства, а также сторонние библиотеки Real Time Kinematics libraries. Следует отметить и достаточно небольшое время инициализации RTK — меньше 10 с.

Модуль ZED-F9P поддерживает ряд услуг коррекции, позволяющих каждому приложению оптимизировать производительность в соответствии с конкретными задачами. Встроенные библиотеки содержат набор стандартных корректирующих функций RTCM, что предусматривает работу как с локальными базовыми станциями, так и с виртуальными опорными станциями virtual reference stations (VRS). В следующих моделях uBlox предполагается опционно организовать поддержку новых типов коррекции, таких, например как SSR.

Программное обеспечение модуля ZED-F9P позволяет рассчитывать траекторию для геозон, в которых наблюдается слабый или пропадающий сигнал спутников, например, в зонах городской застройки (функция Dead-reckoning). При этом недостающие координаты вычисляются с использованием оценки скорости и направления движения, полученных из предыдущих отсчетов. Необходимо, однако, обратить внимание, что в этом случае точность определения координат будет значительно превышать величины, представленные в технической документации.

Технические характеристики модуля ZED-F9P приведены в таблице [3].

Таблица. Технические характеристики модуля ZED-F9P

Тип ГНСС-приемника

u-blox F9 engine

Количество каналов

184

Поддерживаемые СНС

GPS L1C/A L2C, GLO L1OF L2OF,GAL E1B/C E5b, BDS B1I B2I, QZSS L1C/A L2C

Частота обновления данных RTK

Перестраиваемая, макс. 20 Гц

Погрешность определения координат в режиме Standalone

2 м (CEP)

Погрешность определения координат в режиме RTK

2 см (CEP)

Время инициализации RTK

< 10 с

Холодный старт

26 с

Горячий старт

2 с

Повторный захват

1 с

Поддерживаемые системы коррекции

AssistNow, Online OMA SUPL & 3GPP compliant

Опорный генератор

TCXO

Тип RTC

Встроенный, программно-аппаратный,

на кристалле

Подавление помех

Anti-Jamming — мультитональный активный подавитель помех (Active CW, встроенные полосовые фильтры)

Защита от несанкционированного доступа

Расширенный алгоритм anti-spoofing

Хранение данных

Flash

Поддерживаемый тип антенны

Активная антенна

Интерфейсы

2 UART, 1 SPI, 1 DDC (I2C-совместимый)

Интерфейс пользователя

Конфигурируемые вводы/выводы

Управляющие сигналы

Импульсы в диапазоне частот

0,25 Гц —10 МГц

Протоколы

NMEA, UBX binary, RTCM v. 3.3

Напряжение питания

2,7–3,6 В

Ток потребления

68 мА (при напряжении 3 В)

Питание периферийных устройств

Перестраиваемый выход 1,65–3,6 В

Конструктив

24-pin LGA (Land Grid Array)

Размеры

17×22×2,4 мм

Интервал рабочих температур

−40…+85 °C

Стандарты окружающей среды compliant

RoHS, Halogen-free, ETSI-RED

Сертификаты

ISO 16750, ISO/TS 16949

Изготовлено и полностью испытано

На сертифицированных производственных площадках

В модуле ZED-F9P предусмотрен ряд мер, обеспечивающих безопасную работу и защиту от помех — например, anti-jamming и anti-spoofing. Защита от помех реализована с помощью мультитонального активного подавителя помех, (Active CW). Кроме того, в модуле имеются встроенные полосовые фильтры.

Защита anti-spoofing предоставляет возможность бороться с подслушкой (sniffing) процесса инициализации соединения и дальнейшего использования полученных данных для установления несанкционированного соединения (spoofing). Программное обеспечение также способно предотвратить работу с вирусными командами, позволяющими начать процесс инициализации с устройством злоумышленника.

Нужно обратить внимание на времена до первого местоопределения, которые у данного модуля значительно лучше, чем у аналогичных моделей других фирм. Например, горячий старт занимает около 2 с, а на операцию повторного захвата требуется меньше 1 с.

Флэш-память модуля используется для хранения кодов встроенного ПО, настроек и конфигурации модуля, для альманахов КНС.

Модуль имеет два последовательных порта UART, предназначенных для организации обмена с внешними устройствами. Оба порта программируются индивидуально.

Модулем поддерживаются протоколы NMEA, UBX binary, RTCM v. 3.3. Имеется возможность записи лога в формате RINEX.

Внешний вид модуля ZED-F9P показан на рис. 3.

Внешний вид модуля ZED-F9P

Рис. 3. Внешний вид модуля ZED-F9P

Модуль выполнен в ударопрочном виброустойчивом корпусе в конструктиве 24-pin LGA.

В целом, из основных преимуществ модуля ZED-F9P можно выделить следующие:

  • возможность одновременной, параллельной работы с основными мировыми спутниковыми навигационными системами: GPS, GLONASS, Galileo и BeiDou;
  • многочастотный RTK с малым временем инициализации и высокой степенью надежности;
  • малые времена до первого местоопределения;
  • погрешность определения координат движущегося объекта в режиме RTK: 2 см;
  • миниатюрный, ударопрочный, виброустойчивый корпус в конструктиве 24-pin LGA;
  • высокая степень интеграции, обеспечивающая минимум внешних компонентов;
  • встроенный RTK с поддержкой широкого круга библиотек;
  • возможность работы с большинством современных технологий коррекции сигналов ГНСС — RTCM v. 3.x, SSR, SBAS, PPP;
  • функция расчета траектории в зонах с пропадающим сигналом.

Перечисленные достоинства модуля позволяют использовать его в самых разнообразных приложениях, таких, например, как системы наблюдения за перемещением автомобилей, грузов, детей и пожилых людей, животных; автоматизированные производственные линии; карьерные и сельскохозяйственные, беспилотные машины и механизмы с удаленным управлением; дроны и многие другие приложения.

Особенно следует отметить новое, бурно развивающееся направление малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (рис. 4). По данным Goldman Sachs, к 2020 году оборот продаж дронов превысит $100 млрд [4].

Беспилотный летательный аппарат с видеокамерой высокого разрешения [5]

Рис. 4. Беспилотный летательный аппарат с видеокамерой высокого разрешения [5]

Легкий, малогабаритный, высокоточный модуль ZED-F9P является оптимальным решением для современных беспилотных летательных средств.

Модули uBlox изготавливаются на сертифицированном по ISO/TS 16949 оборудовании и полностью протестированы на системном уровне. Квалификационные испытания проводятся в соответствии со стандартом ISO16750.

Образцы модулей ZED-F9P будут доступны во второй половине 2018 года.

Литература
  1. www.gpsworld.com/u-blox-high-precision-gnss-module-based-on-its-f9-technology
  2. www.goodreads.com/topic/show/19172511-downioad-gps-for-land-surveyors-fourth-edition-pdf-audiobook-by-jan-van
  3. www.u-blox.com/en/product/zed-f9p-module
  4. www.u-blox.com/en/drone-navigation-high-precision-rtk-gnss-technology
  5. www.dronezon.com/wp-content/uploads/2014/10/what-is-drone-technology-and-how-does-it-work.jpg

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

سكس عربي مصري مجاني sexauskunft.net سكسحر unblurred hentai nicehentai.com omega hentai chinki sex renklipornoo.net village naked dance hot x porn video hindipornsite.com heather jayne nude huge dick comics streamhentai.net hentai msngs
قصص وصور سكس wiwiuku.com مشاهدة أفلام سكس ラブホテル完全盗撮 浮気ドキュメント 禁断の関係 javshare.info とらぶるだいありー brawling go 132 hentaika.org all the way through futa www.indiansexmms pornhindivideo.com ftv hot live 福岡 風俗 図鑑 javwhores.mobi 日本で一番黒いgカップグラドルの絶倫性欲でハメ撮りsexしまくった日常を記録
x videos american fucktube24.com sex odia video 完全拘束イラマチオ 3 あべみかこ javpussy.net 300maan-316 xnxx miya khalifa indianpornsearch.com www.tamil sex videos どエロイ女のムチムチ肉感!ふにゃふにゃ星人 羽生ありさ freejavstreaming.net 生意気j○妹プリ尻挑発 telugu outdoor sex hindipornmovies.org mehreen kaur pirzada