eng
Выпуск #7/2019
И. Корнеев, В. Польщиков, А. Шилов
Новый отечественный ГЛОНАСС / GPS / Galileo навигационный приемник ПРО‑04
Новый отечественный ГЛОНАСС / GPS / Galileo навигационный приемник ПРО‑04
Просмотры: 1752
Рассмотрен новый навигационный приемник ПРО‑04, разработанный в АО «НИИМА «Прогресс», поддерживающий работу с тремя глобальными навигационными спутниковыми системами: ГЛОНАСС / GPS / Galileo. Приведена информация об особенностях, характеристиках и областях применения этого прибора.
Теги: coordinates global navigation satellite system navigation receiver глобальная навигационная спутниковая система координаты навигационный приемник
Новый отечественный ГЛОНАСС / GPS / Galileo навигационный приемник ПРО‑04
И. Корнеев, к. т. н.1, В. Польщиков 2, А. Шилов 3
Навигационная аппаратура с использованием сигналов ГНСС сегодня широко востребована в различных приложениях. Учитывая потребности рынка, АО «НИИМА «Прогресс» разработало новый конкурентоспособный навигационный приемник, поддерживающий работу с тремя ГНСС: ГЛОНАСС / GPS / Galileo. В статье рассказывается об особенностях, характеристиках и областях применения этого прибора.
Особенности приемника
Разработанный в АО «НИИМА «Прогресс» приемник ПРО‑04 (заказчик – Минпромторг России) – одно из лучших отечественных достижений в области малогабаритных навигационных модулей нового поколения, запущенных в серийное производство.
Трехсистемный навигационный приемник ПРО‑04 (рис. 1) выполнен с использованием технологии 65 нм, построен на одной СБИС «система в корпусе» (СвК) и превосходит предыдущую версию (модуль ГеоС‑3М (рис. 2)) по характеристикам.
ПРО‑04 работает по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС / GPS / Galileo, предназначен для вычисления текущих координат и скорости объекта в реальном масштабе времени в автономном и дифференциальных режимах, формирования секундной метки времени и обмена информацией с внешней аппаратурой с использованием интерфейсов UART.
Приемник поддерживает выдачу фазовых измерений для применения в системах высокоточной навигации, работающих в режиме RTK (Real Time Kinematic), в которых обеспечивается местоопределение с точностью до 2 см с использованием дифференциальных фазовых поправок.
Модуль имеет 44 универсальных корреляционных канала приема и обработки радиосигналов. Габаритные размеры ОЕМ‑модуля ПРО‑04 составляют 14,3 × 13,7 × 2,6 мм (для замены модуля ГеоС‑3М в аппаратуре). Есть версия с габаритами 12 × 12 × 2,6 мм.
Результаты измерений технических характеристик модуля
Ряд технических характеристик модуля ПРО‑04 был измерен с использованием имитатора сигналов ГНСС. Получены следующие результаты.
Средняя квадратичная погрешность (СКП) в совмещенном режиме ГЛОНАСС / GPS составляет не более 0,03 м / с для составляющих вектора скорости и не более 30 нс для сигнала 1PPS (синхронизирующего сигнала метки времени).
Время до первого местоопределения составляет: при холодном старте – 27 с, теплом старте – 25 с, горячем старте – 2 с, повторном захвате – 1 с. Эти значения близки к предельно достижимым.
Чувствительность модуля ПРО‑04 в режиме поиска навигационных сигналов не хуже –145 дБмВт (–175 дБВт), в режиме слежения – не хуже –161 дБмВт (–191 дБВт). Модуль может работать как с активной, так и с пассивной антенной.
Программно-устанавливаемая частота выдачи измеряемых модулем навигационных параметров может принимать значения 1, 2, 5 или 10 Гц (по умолчанию – 1 Гц).
Напряжение питания ядра составляет от 1,7 до 1,9 В. Напряжение питания антенны – от 2,9 до 3,3 В. Потребляемая мощность при напряжении питания 3,3 В – не более 0,1 Вт.
По условиям эксплуатации ПРО‑04 соответствует требованиям ГОСТ 25467-82 для группы исполнения M5, климатическое исполнение – УХЛ 3.1 по ГОСТ 15150-69. Диапазон рабочих температур – от –40 до +85 °C.
Приемник может стартовать с холодного старта в режиме «только ГЛОНАСС», чего не может делать ни один из импортных приемников.
Приемники ГеоС‑3М и ПРО‑04 в сравнении с конкурентами
Предшественник ПРО‑04 – модуль ГеоС‑3М совместной разработки АО «НИИМА «Прогресс» и дизайн-центра (ДЦ) «ГеоСтар Навигация» – проходил испытания в НАМИ и ЦНИИмаш в мобильной измерительно-диагностической лаборатории (МИДЛ), по результатам которых точность определения координат в разных условиях позволила модулю показать результаты, не уступающие лучшим зарубежным аналогам. Эта же версия приемника тестировалась на опытном поле Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. В сравнении с зарубежным аналогом компании Trimble, превосходящим ГеоС‑3М по стоимости в десятки раз, расхождения в точности были незначительными.
Технические характеристики и габариты позволяют ПРО‑04 конкурировать с лучшими мировыми аналогами компаний U‑blox, STMicroelectronics и MediaTek (табл. 1). Прибор немного проигрывает им по цене (с разницей 2–3 долл.), но это объясняется, прежде всего, тем, что зарубежные аналоги выпускаются партиями в десятки миллионов штук, а ПРО‑04 – десятками тысяч.
Испытания модуля ПРО‑04
ОАО «ВНИИР-Прогресс» провело исследования на предмет помехоустойчивости, в которых ПРО‑04 занял первое место среди отечественных навигационных приемников.
Весной 2018 года в г. Калуга модуль ПРО‑04 успешно прошел испытания при работе по реальным сигналам ГНСС в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации, для проверки соответствия требованиям МВД России. Испытания показали, что погрешность определения навигационных параметров (СКП) в совмещенном режиме ГЛОНАСС / GPS составляет не более 1,5 м для плановых координат на открытой местности и 3,9 м – в условиях плотной городской застройки. При определении высоты СКП составила не более 4,3 м на открытой местности и 4,9 м – в условиях плотной городской застройки. Испытания были проведены с использованием лаборатории МИДЛ (рис. 3).
Кроме того, после испытаний во ФГУП «ВНИИФТРИ» модуль ПРО‑04 получил свидетельство об утверждении типа средств измерений.
Потребители навигационных модулей ПРО‑04
Приемник имеет привлекательную цену: при партии 1 тыс. шт. – 750 р., при партии более 200 тыс. шт. – 450 р.
На 2018 год общий объем российского рынка навигационной аппаратуры в количественном выражении составил около 18 млн единиц. Основным драйвером роста рынка выступает оснащение наземного пассажирского транспорта, транспортных средств, перевозящих опасные грузы, магистральных пассажирских вагонов и локомотивов, водных и воздушных транспортных средств. В ближайшей перспективе (2019–2020 годы) ожидается рост российского рынка навигационных приемников на уровне 8–10% в год.
На массовом рынке автомобильных применений рассматриваются три проекта, в которых планируется использование ПРО‑04:
● терминалы Государственной автоматизированной информационной системы «ЭРА-ГЛОНАСС» – до 2 млн в год;
● система контроля труда и отдыха водителей (тахографы) – всего 500 тыс.;
● система взимания платы с транспортных средств, имеющих разрешенную максимальную массу свыше 12 т (система «Платон») – всего 500 тыс.
Перспективной сферой применения ПРО‑04 является его использование в малых беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) из-за низкой цены, малого веса и габаритов модулей.
Аппаратура RTK с использованием модуля ПРО‑04 позволяет выполнять высокоточные измерения, в частности, проводить мониторинг изменения расстояний между рельсами на железнодорожных станциях и перегонах, отслеживать колебания и смещения объектов (мостов, зданий, нефте- и газопроводов) и др. Еще одна область применения – в аграрной сфере, а именно, в высокоточном земледелии.
В планах АО «НИИМА «Прогресс» – усовершенствовать настоящую модель ПРО‑04 с целью снижения цены и добавить возможность обработки сигналов четвертой навигационной системы – китайской Beidou. В частности, в этом поможет переход с технологии 65 нм на 40 нм – основную технологию, используемую сегодня в мире в подобных устройствах. ●
И. Корнеев, к. т. н.1, В. Польщиков 2, А. Шилов 3
Навигационная аппаратура с использованием сигналов ГНСС сегодня широко востребована в различных приложениях. Учитывая потребности рынка, АО «НИИМА «Прогресс» разработало новый конкурентоспособный навигационный приемник, поддерживающий работу с тремя ГНСС: ГЛОНАСС / GPS / Galileo. В статье рассказывается об особенностях, характеристиках и областях применения этого прибора.
Особенности приемника
Разработанный в АО «НИИМА «Прогресс» приемник ПРО‑04 (заказчик – Минпромторг России) – одно из лучших отечественных достижений в области малогабаритных навигационных модулей нового поколения, запущенных в серийное производство.
Трехсистемный навигационный приемник ПРО‑04 (рис. 1) выполнен с использованием технологии 65 нм, построен на одной СБИС «система в корпусе» (СвК) и превосходит предыдущую версию (модуль ГеоС‑3М (рис. 2)) по характеристикам.
ПРО‑04 работает по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС / GPS / Galileo, предназначен для вычисления текущих координат и скорости объекта в реальном масштабе времени в автономном и дифференциальных режимах, формирования секундной метки времени и обмена информацией с внешней аппаратурой с использованием интерфейсов UART.
Приемник поддерживает выдачу фазовых измерений для применения в системах высокоточной навигации, работающих в режиме RTK (Real Time Kinematic), в которых обеспечивается местоопределение с точностью до 2 см с использованием дифференциальных фазовых поправок.
Модуль имеет 44 универсальных корреляционных канала приема и обработки радиосигналов. Габаритные размеры ОЕМ‑модуля ПРО‑04 составляют 14,3 × 13,7 × 2,6 мм (для замены модуля ГеоС‑3М в аппаратуре). Есть версия с габаритами 12 × 12 × 2,6 мм.
Результаты измерений технических характеристик модуля
Ряд технических характеристик модуля ПРО‑04 был измерен с использованием имитатора сигналов ГНСС. Получены следующие результаты.
Средняя квадратичная погрешность (СКП) в совмещенном режиме ГЛОНАСС / GPS составляет не более 0,03 м / с для составляющих вектора скорости и не более 30 нс для сигнала 1PPS (синхронизирующего сигнала метки времени).
Время до первого местоопределения составляет: при холодном старте – 27 с, теплом старте – 25 с, горячем старте – 2 с, повторном захвате – 1 с. Эти значения близки к предельно достижимым.
Чувствительность модуля ПРО‑04 в режиме поиска навигационных сигналов не хуже –145 дБмВт (–175 дБВт), в режиме слежения – не хуже –161 дБмВт (–191 дБВт). Модуль может работать как с активной, так и с пассивной антенной.
Программно-устанавливаемая частота выдачи измеряемых модулем навигационных параметров может принимать значения 1, 2, 5 или 10 Гц (по умолчанию – 1 Гц).
Напряжение питания ядра составляет от 1,7 до 1,9 В. Напряжение питания антенны – от 2,9 до 3,3 В. Потребляемая мощность при напряжении питания 3,3 В – не более 0,1 Вт.
По условиям эксплуатации ПРО‑04 соответствует требованиям ГОСТ 25467-82 для группы исполнения M5, климатическое исполнение – УХЛ 3.1 по ГОСТ 15150-69. Диапазон рабочих температур – от –40 до +85 °C.
Приемник может стартовать с холодного старта в режиме «только ГЛОНАСС», чего не может делать ни один из импортных приемников.
Приемники ГеоС‑3М и ПРО‑04 в сравнении с конкурентами
Предшественник ПРО‑04 – модуль ГеоС‑3М совместной разработки АО «НИИМА «Прогресс» и дизайн-центра (ДЦ) «ГеоСтар Навигация» – проходил испытания в НАМИ и ЦНИИмаш в мобильной измерительно-диагностической лаборатории (МИДЛ), по результатам которых точность определения координат в разных условиях позволила модулю показать результаты, не уступающие лучшим зарубежным аналогам. Эта же версия приемника тестировалась на опытном поле Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. В сравнении с зарубежным аналогом компании Trimble, превосходящим ГеоС‑3М по стоимости в десятки раз, расхождения в точности были незначительными.
Технические характеристики и габариты позволяют ПРО‑04 конкурировать с лучшими мировыми аналогами компаний U‑blox, STMicroelectronics и MediaTek (табл. 1). Прибор немного проигрывает им по цене (с разницей 2–3 долл.), но это объясняется, прежде всего, тем, что зарубежные аналоги выпускаются партиями в десятки миллионов штук, а ПРО‑04 – десятками тысяч.
Испытания модуля ПРО‑04
ОАО «ВНИИР-Прогресс» провело исследования на предмет помехоустойчивости, в которых ПРО‑04 занял первое место среди отечественных навигационных приемников.
Весной 2018 года в г. Калуга модуль ПРО‑04 успешно прошел испытания при работе по реальным сигналам ГНСС в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации, для проверки соответствия требованиям МВД России. Испытания показали, что погрешность определения навигационных параметров (СКП) в совмещенном режиме ГЛОНАСС / GPS составляет не более 1,5 м для плановых координат на открытой местности и 3,9 м – в условиях плотной городской застройки. При определении высоты СКП составила не более 4,3 м на открытой местности и 4,9 м – в условиях плотной городской застройки. Испытания были проведены с использованием лаборатории МИДЛ (рис. 3).
Кроме того, после испытаний во ФГУП «ВНИИФТРИ» модуль ПРО‑04 получил свидетельство об утверждении типа средств измерений.
Потребители навигационных модулей ПРО‑04
Приемник имеет привлекательную цену: при партии 1 тыс. шт. – 750 р., при партии более 200 тыс. шт. – 450 р.
На 2018 год общий объем российского рынка навигационной аппаратуры в количественном выражении составил около 18 млн единиц. Основным драйвером роста рынка выступает оснащение наземного пассажирского транспорта, транспортных средств, перевозящих опасные грузы, магистральных пассажирских вагонов и локомотивов, водных и воздушных транспортных средств. В ближайшей перспективе (2019–2020 годы) ожидается рост российского рынка навигационных приемников на уровне 8–10% в год.
На массовом рынке автомобильных применений рассматриваются три проекта, в которых планируется использование ПРО‑04:
● терминалы Государственной автоматизированной информационной системы «ЭРА-ГЛОНАСС» – до 2 млн в год;
● система контроля труда и отдыха водителей (тахографы) – всего 500 тыс.;
● система взимания платы с транспортных средств, имеющих разрешенную максимальную массу свыше 12 т (система «Платон») – всего 500 тыс.
Перспективной сферой применения ПРО‑04 является его использование в малых беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) из-за низкой цены, малого веса и габаритов модулей.
Аппаратура RTK с использованием модуля ПРО‑04 позволяет выполнять высокоточные измерения, в частности, проводить мониторинг изменения расстояний между рельсами на железнодорожных станциях и перегонах, отслеживать колебания и смещения объектов (мостов, зданий, нефте- и газопроводов) и др. Еще одна область применения – в аграрной сфере, а именно, в высокоточном земледелии.
В планах АО «НИИМА «Прогресс» – усовершенствовать настоящую модель ПРО‑04 с целью снижения цены и добавить возможность обработки сигналов четвертой навигационной системы – китайской Beidou. В частности, в этом поможет переход с технологии 65 нм на 40 нм – основную технологию, используемую сегодня в мире в подобных устройствах. ●
Отзывы читателей
