Historie firmy u-blox

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

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 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 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, Snímek 4 accelerate 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 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 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 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 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 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

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 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

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

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

Nastavení časů PM Acuisition Timeout + Search Period Platná pozice + Time On Update Period + Vyhledávání satelitů Snímek 15 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 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 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 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 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

Dostupnost A-GPS Free Service AssistNOW online (free service) Po registraci na adrese agps-account@u-blox.com 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 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 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

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

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 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 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... 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 Martin.Pflug@Microdis.net

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

Výhled - Moduly Snímek 30

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 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