ГЛОНАСС модуль ГЕОС-3: подключение и использование

    Давно хотел потрогать руками Глонасс, но до недавнего времени цена встраиваемых модулей с поддержкой Глонасс была совершенно неприличной, как и их доступность. Волей случая, оказался у меня инженерный образец Глонасс+GPS модуля Геос-3 (он выходит в серийное производство в марте-апреле 2012г.), и моими результатами работы с ним я и хотел бы поделиться.

    Зачем нужен Глонасс, если и GPS работает нормально? Справа как раз такой пример. При 23 спутниках выше горизонта, в окно видно только 3, 1 GPS и 2 GLONASS. В таких условиях каким бы крутым GPS приёмник ни был, он не сможет определить координаты вообще, а для комбинированного GPS+Глонасс приемника тут фатальных проблем нет.


    Модуль имеет размеры 15.9*22.1*2.5мм, и использовать его оказалось относительно несложно: подключаем все контакты GND к земле, подаем 3.3V и 1.8V питание на соответствующие выводы (3.3V — это напряжение ввода/вывода, оно может быть также 1.8V), подключаем антенну ко входу ANT. Если антенна активная (с усилителем, и требует питания), то на вход V_ANT тоже подаем 3.3В. После этого через RX0 и TX0 (COM-порт) можно подключать к микроконтроллеру или компьютеру (в компьютере правда COM-порт выдает +12 и -12В, нужен конвертер к уровням 3.3В, например на микросхеме MAX3232). Все неиспользуемые выводы можно просто никуда не подключать.

    Кратко, по оставшимся выводам: V_BAT — для литиевой батарейки для хранения альманаха и эфемерид при выключенном устройстве, чтобы ускорить повторный захват спутников. 1PPS — секундная метка с точностью 30нс (например для NTP сервера точного времени, этим я еще займусь), E_PPS/E_FRQ — вход сигнала точного времени, для увеличения точности и скорости захвата координат в assisted-режиме (будет работать в релизной прошивке). PD — включение режима сниженного потребления энергии, когда 90% времени модуль спит, и 10% работает, также будет работать в релизной прошивке.

    Подключаем


    Для этого модуля я сделал библиотечный символ в Eagle, и развел простенькую тестовую плату, позволяющую также измерять потребляемый ток. Скачать мою плату и библиотеку можно тут. Когда я разводил плату — забыл, что снизу у модуля отладочный разъем, потому пришлось заклеить его каптоновой лентой, в библиотеке символ уже содержит запрет на трассировку под отладочным разъемом. В разводке стоит обратить внимание только на подключение антенны (справа сверху модуля) — земля окружает контакт антенны со всех сторон, и соединена с общей землей в одной точке, чтобы лишние помехи не ловить.

    Активная антенна и SMA-разъемы были куплены на DealExtreme. Поскольку частоты практически совпадают с GPS, антенна отлично работает и с GPS, и с GLONASS спутниками.

    Припаивание модуля на плату не сложнее микросхемы в SOIC-корпусе: нужен обычный паяльник и жидкий флюс (ЛТИ-120 в моём случае), дальше все смачиваем флюсом, и поверхностное натяжение само сделает всю работу. Я перестраховался, и использовал легкоплавкий припой (Sn43 Bi14), чтобы легче было сдуть модуль феном в случае ошибки, но этого делать не понадобилось.

    Заработало все сразу и никаких танцев с бубном не потребовало. Ну и конечно, можно купить и готовую отладочную плату (цена вопроса ~400$, но что-то сейчас не могу найти ссылку).

    Используем


    С программной точки зрения, работа с модулем в простейшем случае не отличается от GPS — тот же протокол NMEA (также есть бинарный протокол). Есть тестовая программа GeoSDemo под windows, позволяющая потрогать все, что доступно на модуле и обновить прошивку.

    Время получения координат при холодном включении и видимости в «пол неба» составило около 90 секунд (иногда меньше, иногда немного больше), видно обычно 10-13 спутников, примерно поровну Глонасс и GPS. При напряжении питания 1.85В (немного выше нормы) потребляемый ток составил 61мА без энергосберегающего режима (и при поиске спутников, и когда есть захват — потребление у меня получилось одинаковое).

    С точностью определения координат в тестовой прошивке есть проблемы — иногда ошибается >10м, производителю об этом я написал, и мне сказали ждать релиза, тестовая прошивка на то и тестовая.

    Цена вопроса — 28$ в единичных экземплярах (сейчас там видимо инженерные образцы лежат), оптом — до 15$. Такие цены, хоть и выше китайских модулей на древнем SiRF Star III, но уже не так значительно. Также будет Geos-3М — то же самое, только в более компактном корпусе.

    Так что, теперь можно наконец заявить, что ГЛОНАСС стал вполне доступным для использования даже любителями

    PS. Кто точно знает как рассчитать patch-антенну на FR4 1.5мм для GPS/Glonass частот (1575Mhz + 1602Mhz, только L1 диапазон)? Хочу попробовать и антенну на плату интегрировать.

    Средняя зарплата в IT

    110 000 ₽/мес.
    Средняя зарплата по всем IT-специализациям на основании 8 385 анкет, за 2-ое пол. 2020 года Узнать свою зарплату
    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 27

      +2
      Стоит всё же явно отметить, что это комбинированный ГЛОНАСС+GPS модуль, а не только ГЛОНАСС.
        0
        Согласен.
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          0
          Через бинарный протокол много каких координат приходит, в том числе и X Y Z :-) Но основной подозреваю что именно WGS-84, на в GeoSDemo на вкладке Google Maps маркер попадает куда надо :-)
          +3
          Да, ещё, насчет трёх спутников. Проблемы, в общем-то, есть.

          Приемнику нужно определить 4 координаты (три пространственных плюс время).

          Вся система устроена на измерении расстояния от приемника до спутника. Координаты спутника считаются известными, скорость света тоже. Соответственно, каждый видимый спутник даёт одно уравнение с 4 неизвестными. Что бы решить определить свои координаты, приемнику нужно как минимум 4 уравнения.

          Если видно всего три спутника, приемник пытается делать предположения насчет времени, но точность конечно падает.

          Вообще, точность решения этой системы уравнений ограничена погрешностью, с которой известны координаты спутников. Они «болтаются» вокруг своей орбиты из-за самых разных причин. В координаты конечно вносятся поправки (для этого и нужен наземный сегмент — станции с точно известными координатами, по которым подстраиваются спутники), но эти поправки всегда запаздывают. Если же уравнений больше 4, то, усредняя ошибки в координатах спутников, приемник может повысить точность определения своих координат.
            0
            Можно делать предположение и по высоте… Понятно что по 3-м спутникам точность плохая, но это лучше чем ничего :-)
            0
            Бинарный протокол такой же, как у ГеоС-1м? Фазовые измерения шлёт?
              0
              К сожалению, ГеоС-1 не видел, в тестовой прошивке работает только базовая функциональность. Думаю стоит спросить у производителя.
                0
                На их сайте ничего путного не нашел. Вот и думаю: взять ГеоС-1м с более-менее нормальной документацией или более новый ГеоС-3…
                  0
                  Так письмо напишите, и спросите будет или нет то, что вам нужно…
                0
                В инженерном образце Геос-3 залит софт от Геос-1М. Нормальный будет в релизе.
                0
                Простите за дилетанский вопрос, но все-таки iPhone 4S содержат ГЛОНАСС приемник?
                  0
                  Да. Оф. сайт: www.apple.com/iphone/specs.html
                    0
                    И Google Maps и софт разработчиков получают координаты, уточненные двумя системами?
                    А то, помнится, есть девайсы, где чип есть, но API нет, и толку ноль.
                0
                PDF с даташитом на эти модули вообще «доставабельны»?
                  0
                  На сайте только краткое описание пока есть (http://www.geostar-navigation.com/navigation_06.html справа ссылки), по нему все и подключал. Судя по ГеоС-1, после релиза будет больше.
                  +4
                  Если хочется по-умному, то надо ставить HFSS, в нём смоделировать патч и посмотреть, как он будет себя вести на L1 ГЛОНАССа и GPS. При этом не забыть, что поляризация правая круговая, так что у патча надо будет подрезать уголки (ну или запитывать 2 фидерами, но нафиг надо). Ещё не забыть, что приёмник скорее всего рассчитан на волновое сопротивление антенны 50ом, соответственно надо будет сделать полосок 50-омный и 50-омный коаксиал спускать до модуля.

                  Т.к. патч будет на плате и его запитка, скорее всего, будет тоже с платы, то надо ещё будет четвертьволновый трансформатор сделать. альтернативный вариант — найти точку запитки непосредственно на патче, которая будет давать 50ом, и туда поставить SMA разъём для поверхностного первендикулярного монтажа (я не знаю, как это правильно называется, но он сам располагается перпендикулярно плате, земляной контакт паяется плоско, а под центральный сверлится отверстие). Ну или прямо коаксиал аккуратно припаять.

                  Если планируется и модуль, и патч на одном куске текстолита — то надо помнить, что под патчем никаких сигнальных линий быть не должно, повороты микрополосковых линий специфические и надо стараться делать их как можно меньше.

                  Самое сложное — это точно узнать параметры диэлектрика текстолита. Правда, на electonix.ru говорят, что 1.5ггц — это детские частоты и на них всё наверняка и так заработает :)

                  Из ресурсов, где почитать:
                  www.emtalk.com/tut_1.htm
                  www.emtalk.com/mwt_mpa.htm
                  electronix.ru/forum/index.php?showforum=63

                  P.S. Гуру gps-sdr приёмников Michele Bavaro советовал мне применять Shorted Annular Patch антенны для хорошего определения положения. Она не такая компактная, как патч, но зато лучше отсекает отражённые от земли сигналы.

                  P.P.S. Я не настоящий сварщик! Советы мои надо перепроверять, ибо это в основном плод моего изучения вопроса в интернетах, классического образования в области СВЧ радиотехники я не получал.
                    0
                    Глонасс+GPS чип стоит в iphone4, так что он не то что любителями уже активно используется, а прямо даже и гламурными блондинками :D
                      0
                      на нескольких свежих андроидах тоже есть, так что гиковатые блондины тоже юзают.
                      0
                      как рассчитать patch-антенну на FR4 1.5мм для GPS/Glonass частот (1575Mhz + 1602Mhz, только L1 диапазон)? Хочу попробовать и антенну на плату интегрировать.
                      … а ежели не на фторопласте, а вот такую www.rc-cam.com/gp_patch.htm с пересчетом размеров? Scale Factor = 2400Mhz / Required Mhz.
                        0
                        Результаты тестов показывают, что при наличии только сигналов ГЛОНАСС ГЕОС-3 либо не определяется вовсе, либо определяется с неверной датой и приличной погрешностью по положению. Частая проблема для чипов иностранных производителей. Нужен хотя бы один спутник GPS, иначе ничего не выйдет.
                          0
                          А с какой версией прошивки тестируете?
                            +1
                            Простите великодушно, в голове перепуталось. На испытаниях сейчас лежит ГЕОС-3 и несколько других приёмников. Вот у меня и перемешалось всё. То что я сказал, к ГЕОСу не относится, он еще не тестировался на работу только с ГЛОНАСС. Эти результаты будут после Нового Года.

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое