Устройства навигации на базе глобальных и локальных систем спутникового позиционирования с самого своего появления привлекали всеобщее внимание, однако в последние несколько лет интерес к ним стал поистине феноменальным. Объясняется это предельно просто: наряду с очевидными достоинствами систем спутниковой навигации и позиционирования, развитие потребительской микроэлектроники и снижение цен как на отдельные компоненты подобных устройств, так и на готовые устройства, сделали их доступными рядовому пользователю.
До недавнего времени единственной массовой системой спутниковой навигации и позиционирования была американская GPS Navstar (Global Positioning System). Навигационные приборы, использующие эту систему, завоевали признание во всем мире и выпускаются миллионными тиражами. Результатом такой популярности стали достаточно низкие цены как на чипы GPS-приемников, так и на приемники в сборе.
Отечественная ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система), введенная в эксплуатацию еще в Советском Союзе в начале 80-х годов, не получила такого распространения — главным образом по причине
малочисленности спутниковой группировки, а также из-за низкой доступности оборудования и компонентов для создания решений на базе этой системы. Однако постановление, принятое Правительством РФ два года назад в целях обеспечения массового ее внедрения, а также принятие ГЛОНАСС как основной системы для экстренных служб сделало ее привлекательной для разработчиков устройств спутниковой навигации и позиционирования.
Еще недавно создание ГЛОНАСС-модулей для подобных устройств было прерогативой отечественных разработчиков, а масштабы производства таких модулей были невелики, результатом чего стала их высокая стоимость,
в три и более раз превосходящая стоимость модулей GPS. В 2011 г. наметился перелом: сразу несколько крупных производителей кристаллов готовятся выйти на рынок с собственными чипами, что, несомненно, приведет к резкому снижению стоимости ГЛОНАСС-модулей, а также устройств на их базе.
ГЛОНАСС-модуль НАВИА GL8088s
Раньше всех на рынок одночиповых решений для GPS/ГЛОНАСС-приемников вышла фирма STMicroelectronics. Одним из первых ГЛОНАСС-модулей (возможно, что вообще первым) на базе новейшего чипа Teseo-II STA8088FG (Stand Alone, SAL) является модуль НАВИА GL8088s. В данной статье мы рассмотрим его подробно. Для начала кратко опишем семейство TeseoII, насчитывающее четыре чипа: STA8088EX, STA8088, STA8088F и STA8088T. Каждый из них может иметь версию с поддержкой ГЛОНАСС (STA8088EXG, STA8088G, STA8088FG и STA8088TG соответственно). Кроме того, большинство этих чипов могут быть квалифицированы для автомобильных применений, что можно понять по наличию литеры «A» в конце обозначения. Одним из наиболее интересных для пользователя будет чип STA8088FG (рис. 2), предоставляющий возможность создать GPS/Galileo/ГЛОНАСС-модуль без применения дополнительных активных компонентов. Именно на базе данного чипа и выполнен новейший модуль ГЛОНАСС/GPS-приемника НАВИА GL8088s. Конструктивно модуль выполнен в форм-факторе 33,2?35,5 мм, совместимом с рядом широко распространенных модулей (ГеоС-1М, S3335G2F и ряд других). Выбор этого форм-фактора вызван тем, что значительное число разработок устройств, применяющих ГЛОНАСС/GPS-модули, ориентировались именно на него. Производство модуля ГЛОНАСС/GPS-приемника НАВИА GL8088s размещено на российских предприятиях, что по праву позволяет написать в документации на него «Сделано в России».
НАВИА GL8088s выполнен на одночиповом решении, что повышает надежность в целом за счет существенного уменьшения количества точек пайки, числа компонентов и сложности схемотехники по сравнению с техническими решениями других производителей. Модуль имеет два последовательных интерфейса UART с 3,3-В CMOS-входами/выходами, через которые выводится стандартная информация в формате сообщений
NMEA 0183. Имеется возможность управлять работой модуля при помощи специального набора NMEA-подобных команд. Предусмотрена возможность работы с корректирующей информацией, при этом поправки могут приниматься как со спутников SBAS (WAAS/EGNOS), так и в формате RTCM SC-104 через UART.
Модуль НАВИА GL8088s обеспечивает формирование сигнала временной привязки 1PPS. Предусмотрена возможность коррекции времени задержки выдачи сигнала для компенсации особенностей радиотракта и длины антенного кабеля конечного оборудования. Включение сигнала 1PPS и коррекция задержки производятся при помощи специальных команд. Наличие режима AGPS в двух вариантах — с получением информации с внешних источников (серверов Predictive) через каналы связи (например GPRS) и с автономным расчетом и накоплением предсказанной спутниковой обстановки — позволяет модулю успешно конкурировать не только с существующими GPS/ГЛОНАСС-приемниками, но и с приемниками GPS, выполненными на самых новых и перспективных чипсетах. При разработке модуля НАВИА GL8088s основное внимание уделялось простоте перехода аппаратуры заказчиков на новый модуль, поэтому напряжения питания, входные и выходные сигналы модуля НАВИА GL8088s сделаны полностью совместимыми с соответствующими напряжениями и сигналами модуля «ГеоС-1М».
Также для обеспечения полной совместимости с модулями, имеющими этот же форм-фактор, в НАВИА GL8088s не используются некоторые технические возможности, которыми обладает микросхема STA8088FG. Так, например, не применяются сигналы интерфейсов USB и SPI. В интересах пользователей модуль выполнен на печатной плате толщиной 1,5 мм, что позволяет существенно снизить коробление во время технологического процесса установки модулей на конечном изделии.
Демонстрационная плата
Для развития направления ГЛОНАСС/GPS-приемников создан технико-консультационный центр «ГЛОНАССНАВИ», оснащенный необходимым оборудованием. Помимо приборов общего назначения, в лаборатории имеются
устройства для проверки высокочастотных цепей и симулятор сигналов спутниковых навигационных группировок. Разработчик модуля НАВИА GL8088s осуществляет полную гарантийную поддержку произведенных модулей. Высококвалифицированные специалисты центра могут разработать GPS/ГЛОНАСС-приемник на базе чипсета STA8088FG в габаритах и форм-факторе, заданных заказчиком, проанализировать техническое решение заказчика на предмет несоответствия схемотехники или разводки печатной платы тем техническим требованиям, которые предъявляются для нормальной работы приемника НАВИА GL8088s. Кроме того, в «ГЛОНАССНАВИ» может быть произведена «имплантация» схемотехнического и конструктивного решения приемника непосредственно в печатный узел заказчика.
В настоящее время в разработке находится приемник НАВИА ML8088s. По форм-фактору он аналогичен широко распространенному приемнику EB500 (габаритные размеры 13?15?3 мм) и предназначен для его замены с целью перевода изделий заказчиков на ГЛОНАСС. Таким образом, НАВИА GL8088s представляет собой новое поколение ГЛОНАСС-модулей, за разработкой которых стоит крупный мировой производитель устройств микроэлектроники. Несомненно, данный модуль открывает широкие горизонты массовому потребителю навигационных устройств на базе ГЛОНАСС в силу своей оптимальной цены и возможности заказа различных форм-факторов, в том числе совместимых. Навигационный модуль российского производства при поддержке специалистов лаборатории «ГЛОНАССНАВИ» позволит интеграторам в короткие сроки выводить на рынок ГЛОНАСС-устройства, получать оперативную техническую помощь и гарантийное обслуживание.
Алексей Осадчий,
Владимир Осадчий