Technologie zur Erfassung aller Navigationssatelliten

Auf einem Parkplatz zu sitzen, ein Navigationssystem hochzufahren und darauf zu warten, dass die alte Sanduhr anhält und die Satelliten anpeilt, kann eine frustrierende Sache sein. Der Name des Spiels ist „Time to First Fix“ (TTFF, Zeit bis zur ersten Positionserfassung). Dabei versucht der Funkempfänger ein Signal von den Satelliten in Sichtweite zu empfangen und das Signal zu triangulieren.

Mit Blick auf die Sichtlinie werden die Funksignale globaler Navigationssysteme durch Hindernisse wie große Gebäude, die in der Navigationssprache als „Häuserschluchten“ bezeichnet werden, Walddächer, Parkhäuser und verrauschte HF-Umgebungen behindert. All dies kann dazu führen, dass ein Navigationsempfänger diese Signale nicht empfangen kann oder der Empfang erheblich verzögert wird.

Wir präsentieren heute das GNSS-Modul (Global Navigation Satellite System) Teseo-LIV3F von STMicroelectronics und das dazugehörige Evaluierungsboard.

Mehr ist immer besser, wenn es um die Anzahl der zu einem bestimmten Zeitpunkt empfangenen Satelliten geht.

Neuere GNSS-Systeme können Satellitensysteme von mehreren globalen Navigationssystemen empfangen.

Das Modul Teseo-LIV3F von ST hebt sich von der Masse ab, da es gleichzeitig Satellitensignale von einer beeindruckenden Anzahl von globalen Standards empfängt: GPS, Glonass, Galileo, QZSS und BeiDou.

Die PC-Software Teseo-Suite von STMicroelectronics dient der Visualisierung und Entwicklung der Teseo-GNSS-Familie. (Bildquelle: STMicroelectronics)

Diese Funktion wird als simultane Multikonstellation bezeichnet und ist ein extremer Vorteil gegenüber Modulen, die nur ein System wie GPS nutzen oder nur eine begrenzte Anzahl von Systemen gleichzeitig empfangen können.

Es gibt noch andere Möglichkeiten, Schwierigkeiten durch eine geringe Anzahl von Satellitenempfängern mit schwachen oder unvollständigen Signalen zu entschärfen.

Das Teseo-LIV3F ermöglicht autonomes, unterstütztes GPS. Für Geräte mit Netzverfügbarkeit wie GSM-Mobilfunk bedeutet die Möglichkeit, öffentlich zugängliche Datenbanken für Satellitenpositionen und voraussichtliche künftige Positionen anzuzapfen, dass man die ersten paar verfügbaren Signale nehmen und die aktuelle Position auf der Grundlage der verfügbaren Informationen extrapolieren kann. Dies nimmt dem Gerät einen Großteil der Rechenarbeit für die Triangulation und das Warten auf weiteren Signalempfang ab. Und dies führt zu einer kurzen Zeit bis zur ersten Positionserfassung. Es handelt sich hierbei tatsächlich um eine komplexe Angelegenheit, aber Entwickler brauchen sich keine Sorgen zu machen, denn die ST-Module und die Entwicklungsumgebung übernehmen die ganze Arbeit für Sie.

Da die Nutzer immer mehr Funktionen von ihren Handgeräten verlangen, ist der Platz in mobilen Geräte extrem knapp, und bei Luftfahrzeugen ist es das Gewicht, das zählt. Mit extrem kompakten 9,7 x 10,1 mm (0,38 x 0,39 Zoll) ist dies ein weiterer Bereich, in dem sich diese Komponente auszeichnet.

Es gibt unvermeidlich Zeiten, in denen der Empfang aufgrund von physikalischen Einschränkungen nicht möglich ist. In Tunneln, in Innenräumen, in den zuvor beschriebenen Straßenschluchten und in verrauschten HF-Umgebungen kommt die „Berechnung bei Auszeiten“ zum Tragen.

Nachdem ich einen Blick unter die Haube der ST-Bibliotheken und Entwicklungsumgebungen geworfen hatte, stellte ich fest, dass sie eine einfache Anbindung an ihre Gyros, Beschleunigungsmesser und Inertialmesseinheiten ermöglichen, um die Messung der physischen Position des Geräts im Verhältnis zum Raum zu ermöglichen, so dass die Komponente die Position auch in Zeiten von Funkausfällen feststellen kann.

(Bildquelle: STMicroelectronics)

Um die Entwicklung zu vereinfachen, bringt ST dieses Modul gleichzeitig mit einer Entwicklungserweiterungsplatine für das Nucleo-Ökosystem auf den Markt, die mit den Arduino-kompatiblen Steckverbindern des Formfaktors Shield ausgestattet ist.

Diese Erweiterungsplatine wird für die Verwendung mit den Entwicklungsboards NUCLEO-F401RE, NUCLEO-L476RG oder NUCLEO-L073RZ aus der STM32-Nucleo-Familie empfohlen.

Für den schnellen Erfolg dieses Entwicklungsshields ist auch die ST-Softwareerweiterung X-Cube-GNSS1 für STM32Cube erhältlich.

Ergänzt wird dieses Entwicklungsboard durch das GNSS-PC-Entwicklungstool TESEO-SUITE von STMicroelectronics, das bei der Visualisierung, Verwaltung, Konfiguration und Auswertung der Navigationsempfänger hilft und Funktionen wie die Neukonfiguration der Firmware und zukünftige Firmware-Upgrades ermöglicht.

Für den mobilen Markt bietet ST mit AndroidHAL-Teseo einen Android-Gerätetreiber für die Hardwareabstraktionsschicht für TESEO GNSS-Lösungen an, der eine schnelle Entwicklung ermöglicht.

Es ist eine aufregende Zeit für Entwickler von Mobiltelefonen, Tablets, autonomen Luftfahrzeugen oder Flottenverfolgungsgeräten - oder für die Nutzer dieser Geräte.