СН4706 — ГЛОНАСС/GPS-приемник для встраиваемых приложений

О предприятии

ЗАО «КБ НАВИС» (Закрытое акционерное
общество «Конструкторское бюро навигационных систем») создано в 1996 году. Основное и постоянно развивающееся направление
деятельности предприятия — это разработка
и производство навигационной аппаратуры
для спутниковых навигационных систем
(НАП СНС).

Значительная часть такого оборудования
относится к разряду профессионального
и специального, и до последнего времени
именно этот класс аппаратуры был основной
сферой деятельности подразделений разработки и производства предприятия. Данному факту соответствовало несколько объяснений:

• отсутствие (неразвитость) коммерческого
  рынка навигационного оборудования и навигационных услуг в России;
• относительно высокая стоимость отечественных двухсистемных ГЛОНАСС/GPS-приемников по сравнению с импортными GPS-приемниками массового производства;
• более высокое энергопотребление и массогабаритные размеры двухсистемных приемников;
• проблемы с разворачиванием группировки СНС ГЛОНАСС.

В последние два года наметились положительные тенденции в решении перечисленных
проблем, что явилось причиной частичного
смещения акцентов в развитии навигационного оборудования ЗАО «КБ НАВИС» в сторону разработки и освоения крупносерийного производства коммерческой НАП СНС.

Коммерческие ОЕМ-продукты

Сегодня в продуктовой линейке предприятия присутствуют: два модуля для встраиваемых коммерческих приложений NAVIOR-24
(СН-4701) и СН-4706, а также антенна типа
В102.

Основные технические характеристики
приемников приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные технические характеристики приемников NAVIOR-24 (СН-4701) и СН-4706

Наименование параметров	Характеристики
	NAVIOR-24 (СН-4701)	СН-4706
Количество каналов	24
Типы обрабатываемых сигналов	ГЛОНАСС ПТ, GPS C/A, WAAS C/A
Погрешность определения:
координат места	9 м (типовое 2 м)	3 м (типовое 2 м)
высоты	12 м (типовое 3 м)	5 м (типовое 3 м)
времени	100 нс	40 нс
скорости	0,1 м/с	0,05 м/с
Время первого определения:
«холодный старт»	не более 90 с	не более 90 с (типовое 50 с)
«теплый старт»: до 2 часов более 2 часов	– 50 с	типовое 20 с типовое 35 с
«перезахват» на время не более 30 с	не более 6 с	не более 6 с (типовое 3 с)
Дискретность выдачи навигационной информации	1, 2, 5 Гц
Чувствительность, дБ·Вт:
с входа модуля	–150	–150
с активной антенной	–165,5	–164,5
Напряжение питания, В	3–3,3	3–3,3
Потребление, Вт:
непрерывная навигация	не более 1,5	не более 0,9
экономичный режим	–	0,4–0,6
Интерфейсы	UART – 2 шт. (TTL-уровни), GPIO – 8 линий, 1 PPS
Протоколы обмена	NMEA0183 (IEC 1162), BINR, RTCM SC104 V2.2
Габаритные размеры, мм	50×75×15	35×35×7
Масса, г	35	15
Рабочий диапазон температур, °С	–40…+70	–40…+85

Приемник NAVIOR-24, предшественник
СН-4706, хоть и является коммерческим,
больше предназначен для профессиональных
(ответственных) применений. Он отлично
зарекомендовал себя в морских, авиационных, железнодорожных и универсальных
приложениях.

Основные технические характеристики антенны типа В102 приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные технические характеристики
антенны типа В102

Наименование параметров	Характеристики
Диапазон рабочих частот, МГц	от 1570 до 1610
Коэффициент усиления УМШ, дБ	27,0 ±2,0
Коэффициент шума УМШ, дБ	не более 2,0
КСВН выхода	не более 2,0
Выходной импеданс, Ом	50
Напряжение питания, В	2,7–5,5
Ток потребления, мА	не более 25
Масса (с кабелем), кг	не более 0,09
Габаритные размеры, мм	47×36×15,5
Длина кабеля RG174, м	3 или 5
Типы ВЧ-разъемов	SMA (или TNC)
Диапазон рабочих температур, °С	–40…+55

Необходимо отметить, что критичными техническими требованиями к ГЛОНАСС/GPS-
антенне, для качественного приема навигационных сигналов, в комплекте с OEM-приемниками производства ЗАО «КБ НАВИС»
являются коэффициенты передачи (20 ±3,0 дБ)
и шума (не более 2,5 дБ). Антенна типа В102
соответствует данным требованиям и предназначена для установки без дополнительного монтажа с помощью встроенных магнитов, что определяет ее дополнительное
преимущество для коммерческих приложений.

СН-4706 — решение
поставленных задач

Основные задачи при разработке приемника СН-4706 были следующие (задачи расставлены в порядке важности приоритетов):

• снижение стоимости модуля;
• снижение энергопотребления модуля;
• уменьшение массо-габаритных характеристик;
• высокие технические характеристики.

При этом предполагается, что модуль
СН-4706 как встраиваемое приложение будет
ориентирован на использование в системах:

• персональной навигации (трекеры, PND);
• безопасности («черные ящики»);
• зависимого наблюдения;
• транспортных (автомобильных, железно-
  дорожных);
• телекоммуникационных (в качестве источ-
  ника точного времени);
• беспроводных (Bluetooth);
• портативных телекоммуникаторах (PDK).

На начало 2009 года в ЗАО «КБ НАВИС»
налажено производство приемников типа
СН-4706, который представляет собой 24-канальный ГЛОНАСС/GPS/WAAS-приемник
для SMT-монтажа для встраиваемых приложений.

На рис. 1 приведены типовые оценки точности определения координат, получаемые
модулем СН-4706 в статическом режиме (суточный набор) и составляющие 0,9 м (СКО)
в плане и 1,8 м (СКО) по высоте.

Рис. 1. Типовые оценки точности определения
координат приемника СН-4706
(погрешность навигационных определений)

На рис. 2, 3 приведены типовые характеристики времени «холодного» и «теплого»
стартов, получаемые на приемнике СН-4706
и составляющие в среднем соответственно
44 и 20 с.

Рис. 2. Типовая характеристика времени — «холодный старт» приемника СН-4706

Рис. 3. Типовая характеристика времени — «теплый старт» приемника СН-4706

Система энергосбережения позволяет работать модулю в следующих режимах:

• режим поиска сигналов КА — 0,9 Вт;
• режим слежения — 0,78 Вт;
• режим однократных определений (до 30 с)—
  0,45 Вт;
• «спящий» режим— 0,35 Вт.

Все режимы программно доступны и управляемы.

На рис. 4 отображено энергопотребление
модуля в режиме однократных определений.

Рис. 4. Энергопотребление модуля в режиме однократных определений

Структурная схема приемника приведена
на рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема приемника СН-4706

СН-4706 выполнен на специализированной элементной базе, разработанной в ЗАО
«КБ НАВИС», которая включает в себя:

• СБИС радиоприемного устройства (СБИС
  RRU);
• ИС малошумящих усилителей (LNA);
• комплект фильтров ПАВ (SAW);
• СБИС навигационных корреляторов
  (СБИС NC172).

Особенность СН-4706 — высокая помехозащищенность от внеполосных помех.
При этом основополагающий принцип построения заключается в том, что двухсистемный приемник не должен иметь характеристики помехозащищенности хуже, чем односистемный приемник GPS, и внеполосные
помехи не должны приводить к блокированию приема при расширении его полосы.
Это приводит к необходимости разработки
полностью раздельных приемных трактов
ГЛОНАСС и GPS.

На рис. 6 приведены характеристики помехозащищенности по отношению к гармонической помехе приемника СН-4706.

Рис. 6. Помехозащищенность приемника СН-4706

Программное обеспечение приемника
СН-4706 обеспечивает работоспособность
в двух основных режимах:

• навигационный режим, с определением основных параметров (широта, долгота, скорость и др.);
• режим временного приемника, с формированием метки времени и специальных
  временных протоколов.

На основе приемника СН-4706 в ЗАО
«КБ НАВИС» завершаются разработки и подготавливаются к серийному производству
навигационные продукты конечных пользователей:

• Smart-приемник со встроенной антенной
  и USB-интерфейсом;
• Smart-приемник со встроенной антенной
  и интерфейсом Bluetooth;
• трекер для мобильных применений со
  встроенным GSM/GPRS-модемом.

Заключение

Профессиональный опыт ЗАО «КБ НАВИС»
в области ГЛОНАСС/GPS позволяет предприятию занять лидирующую позицию на российском рынке навигации. Предприятие выполняет работы по заказам Минобороны, Минтранса, Минсвязи, а также ряда зарубежных фирм.
На данный момент приемники СН-4706 тестируются и поставляются компаниям, занимающимся системами мониторинга и диспетчеризации автомобильного транспорта.
СН-4706 реализован для поверхностного монтажа, что позволяет применять его и при мелкосерийном производстве. Оптимизация решений поставленных задач (стоимость, потребление, габариты и т. д.) для встраиваемых
приложений качественно выделяет данный
приемник как коммерческий продукт.
Поставка приемников СН-4706 и других
OEM-продуктов организована через дистрибьюторский канал.

Литература

1. Приемник СН-4706. Руководство по эксплуатации ТДЦК.434855.001 РЭ (www.navis.ru)
2. Приемник NAVIOR-24. Руководство по эксплуатации АПМА.468173.002 РЭ (www.navis.ru)