Тестування GPS-модулів
Рубрикатор
наші новини
Підписка на новини
Красилів Антон
У статті наведено аналіз технічних характеристик та результати випробувань різних GPS-модулів. Подано як статичні, так і динамічні тести, проведені в «польових» умовах. Особливу увагу приділено порівнянню чіпсетів, у яких реалізовані GPS-модулі.
Ціль тестування
На ринку електронних компонентів представлена велика кількість вбудованих GPS-модулів, що відрізняються технічними характеристиками, функціональними можливостями та ціною. Однак вибір конкретної моделі при проектуванні нового пристрою часто виявляється нетривіальним завданням, оскільки сукупність хороших технічних характеристик, заявлених виробником документації, не завжди гарантує якісну роботу виробу. Особливо важливо зробити правильний вибір при проектуванні пристроїв моніторингу транспорту, від цього залежить точність відображення поточного положення об'єкта, маршрутів його руху, коректність розрахунку пробігу тощо. Мета даного тестування - вивчення технічних характеристик та реальних експлуатаційних показників різних GPS-модулів ринку. Результати дослідження були використані для проектування нових моделей пристроїв моніторингу транспорту. При тестуванні використовувалися GPS-модулі Locosys версій AC-1513, UC-1513, SC-1513, MС-1513-96 та u-blox LEA-6M.
Огляд технічних характеристик модулів, що тестуються
Розглянемо технічні характеристики GPS-модулів, що тестуються, заявлені виробниками в документації (табл. 1). Визначальною характеристикою будь-якого GPS модуля є модель чіпсету, на якому він реалізований, оскільки саме він визначаєобчислювальні можливості аналізованих виробів. У світі не так багато виробників GPS-чіпсетів, і практично всі основні моделі представлені в нашому тестуванні. Далі ми порівнюватимемо не конкретні моделі GPS-модулів, а саме чіпсети, на яких вони побудовані. Необхідно також враховувати, що GPS-модуль інтегруються схеми управління електроживленням, підсилювачі сигналів, фільтри тощо. Щоб мінімізувати вплив якості реалізації цих компонентів на результати тесту, ми постаралися вибрати GPS-модулі одного виробника — Locosys (за винятком u-blox LEA-6M).
Таблиця 1 . Основні технічні характеристики модулів, що тестуються
Розглянемо інші параметри GPS-модулів. Номінальне споживання електроенергії в робочому режимі є важливим для реалізації пристроїв з автономним живленням від акумулятора або батарейки. Чутливість при холодному старті визначає здатність модуля вловити сигнал у процесі пошуку супутників, чутливість у робочому режимі — здатність приймати слабкий сигнал у супроводі супутника. Час холодного (Cold), теплого (Warm) і гарячого (Hot) старту - це середній час до першого визначення координат при - відповідно - першому включенні модуля (або після тривалої перерви), при включенні модуля через 4-6 годин після вимкнення (ефемериди) ще не застаріли) і після короткочасного зникнення зв'язку з усіма супутниками (наприклад, проїзд тунелю).
Кількість каналів, з яким може працювати GPS-чіпсет, є одним із найважливіших параметрів. Кожен канал необхідний обробки одного сигналу від супутників. Велика кількість каналів дозволяє GPS-чіпсету в умовах щільної міської забудови приймати не тільки прямі, але й відбиті сигнали та використовувати їх прирозрахунку координат. Інакше кажучи, з'являється можливість обробки як прямого сигналу (частина якого то, можливо «зіпсована» перешкодами), а й відбитого (який то, можливо слабкіше, але без спотворень), що дозволяє у результаті підвищити точність визначення координат. Для чіпсетів MediaTek і u-blox 6 використовуються два числа в параметрі: перше означає кількість каналів для захоплених сигналів (за якими ведеться розрахунок координат), друге - загальна кількість каналів (інші канали використовуються для пошуку основних та відображених сигналів).
Виходячи з представлених характеристик, найбільшу точність та стійкість роботи повинні давати GPS-модулі на чіпсетах MediaTek та u-blox 6 (у них більша чутливість та більша кількість каналів). На момент проведення тестування ці чіпсети мають найвищу продуктивність та підтримують технологію A-GPS (швидкий старт за рахунок отримання початкових даних – альманах та ефемериди каналами зв'язку). Непогано себе має показати і широко відомий чіп SiRFstarIII, що має найвищі продажі у світі і добре зарекомендував себе за час використання. Однак, як говорилося, високі технічні характеристики не дають гарантії хорошого результату. Важливими є алгоритм обробки отриманих із супутників даних, успішна фільтрація перешкод, а також інші функції закладені у вбудоване програмне забезпечення чіпсетів. І показати все це може лише реальне тестування.
Статичний тест
Завдання статичного тесту — виявити стабільність визначення модулем навігаційних параметрів із часом за його постійному становищі у просторі. Також додатковою характеристикою якості модуля тут буде середня кількість видимих та захоплених за період тестування сигналів від супутників.
Розміщення терміналів FORT, оснащених відповідними моделями GPS-модулів та антен, було зроблено на нерухомому об'єкті (підвіконня офісу) з неідеальним оглядом хмарочоса (
30%, тому що навпаки знаходилася будівля); збір статичних параметрів (кількість видимих та захоплених супутників, виміряна висота, відхилення отриманих координат) проходив протягом 30 хвилин від усіх пристроїв одночасно. Для збору даних використовувався комп'ютер із встановленим програмним забезпеченням u-center компанії u-blox. Тест проводився 4 рази на різні дні та різний час доби (табл. 2).
Таблиця 2 . Результати статичних тестів