Tecnologia per i sistemi di radionavigazione

A volte può essere frustrante rimanere fermi in un parcheggio mentre il navigatore si avvia, aspettando che la clessidra smetta di girare e scompaia e vengano finalmente agganciati i satelliti. Si chiama Time-to-First-Fix (TTFF): il ricevitore radio deve ottenere un segnale dai satelliti visibili (linea di vista) e triangolarlo.

I segnali radio dei sistemi di radionavigazione globali si trovano davanti ostacoli alla linea di vista come alti edifici (definiti in gergo "canyon urbani"), coperture forestali, parcheggi chiusi/garage e ambienti RF rumorosi. Tutti questi elementi possono impedire di ricevere il segnale oppure ritardare sensibilmente la ricezione.

Scopriamo il modulo di navigazione satellitare globale (GNSS) Teseo-LIV3F di STMicroelectronics e la relativa scheda di valutazione.

Naturalmente più alto è il numero di satelliti ricevuti in un determinato momento, meglio è.

I sistemi GNSS più recenti sono in grado di ricevere satelliti da diversi sistemi di radionavigazione globali.

Il modulo Teseo-LIV3F di ST si distingue dagli altri per la sua capacità di ricevere i segnali satellitari da un numero impressionante di standard globali: GPS, Glonass, Galileo, QZSS e BeiDou.

Il software per PC Teseo-Suite di STMicroelectronics per la visualizzazione e lo sviluppo della famiglia GNSS Teseo. (Immagine per gentile concessione di STMicroelectronics)

Questa capacità si chiama multicostellazione simultanea e rappresenta un vantaggio decisivo rispetto ai moduli che usano solo sistemi come GPS o possono ricevere un numero limitato di sistemi allo stesso tempo.

Ci sono altri modi per contrastare il problema del segnale debole o parziale dovuto alla ricezione di un numero limitato di satelliti.

Teseo-LIV3F può contare sul GPS autonomo assistito. Per dispositivi che offrono connettività di rete, come il GSM mobile, la possibilità di sfruttare database disponibili al pubblico per conoscere le posizioni attuali dei satelliti e prevedere quelle future permette di ricevere i primi segnali disponibili ed estrapolare la posizione corrente in base alle informazioni presenti. Si può evitare buona parte dell'elaborazione legata alla matematica di triangolazione e limitare il tempo di attesa del segnale. Tutto questo si traduce in un TTFF rapido. Probabilmente è un argomento astruso, ma gli sviluppatori possono stare tranquilli: il modulo e l'ambiente di sviluppo di ST si occupano di gran parte del lavoro.

Gli utenti chiedono palmari con sempre più funzioni, ma gli ingombri sono fondamentali nel mercato dei dispositivi mobili e il peso lo è per i veicoli aerei. La compattezza (9,7 x 10,1 mm) è un altro aspetto distintivo di questo dispositivo.

Ci sono situazioni inevitabili in cui la ricezione non è possibile a causa di limitazioni fisiche: gallerie, spazi al chiuso, i canyon urbani menzionati prima e gli ambienti RF rumorosi. In questi casi viene in aiuto la determinazione del punto stimato.

Ho dato un'occhiata alle librerie e agli ambienti di sviluppo di ST e ho notato che permettono di modificare con facilità il codice relativo a giroscopi, accelerometri e unità di misurazione inerziale, per permettere la misurazione della posizione fisica del dispositivo in relazione allo spazio. In questo modo, il dispositivo può continuare a usare la mappa anche in caso di interruzione del segnale radio.

(Immagine per gentile concessione di STMicroelectronics)

Sempre per quanto riguarda la semplicità di sviluppo, ST presenta questo modulo in contemporanea a una scheda di espansione di sviluppo dell'ecosistema Nucleo, dotata di connettori per basette compatibili con il fattore di forma Arduino.

Questa scheda di espansione è consigliata per l'uso con le schede NUCLEO-F401RE, NUCLEO-L476RG o NUCLEO-L073RZ della famiglia di schede di sviluppo Nucleo STM32.

Per questo ambiente di sviluppo è inoltre disponibile il software di espansione per STM32Cube di ST X-Cube-GNSS1, per mettersi subito al lavoro.

A integrare questa scheda di sviluppo c'è lo strumento di sviluppo per PC GNSS di STMicroelectronics TESEO-SUITE, per la visualizzazione, la gestione, la configurazione e la valutazione dei ricevitori di radionavigazione, che offre funzionalità come la riconfigurazione e gli aggiornamenti futuri del firmware.

Come per gli strumenti per lo sviluppo rapido per il mercato mobile, ST offre per le soluzioni GNSS TESEO AndroidHAL-Teseo, un driver per dispositivi HAL (Hardware Abstraction Layer) per Android.

Progettare telefoni cellulari, tablet, veicoli aerei autonomi o dispositivi di localizzazione delle flotte non è mai stato così stimolante. In realtà, anche essere un utente di questi dispositivi oggi è veramente entusiasmante.