Навигационные модули от компании SIMCOM
В статье представлен обзор навигационных модулей, выпускаемых компанией SIMCom Wireless Solutions, одного из лидеров рынка беспроводных решений для М2М-оборудования. В 2014 году компания SIMCom приступила к выпуску новых навигационных модулей на базе чипсета МТ3333.
В 2012 году Компания SIMCom выпустила свой первый навигационный модуль SIM68 (рис. 1), построенный на базе чипсета STA8088FG (STMicroelectonics).
Рис. 1 Внешний вид SIM68
Модуль отлично зарекомендовал себя на тестах в условиях города. По чувствительности и времени холодного старта SIM68 не уступает аналогам на рынке. Однако, энергопотребление оставляет желать лучшего: 70 мА при поиске и 60 мА при трекинге.
В конце 2012 года в серию вышли GPS/ГЛОНАСС модули SIM68R (рис. 2) и SIM68V (рис. 3) на базе чипсета МТ3333 (MediaTek).
Рис. 2 Внешний вид SIM68R
3 Внешний вид SIM68V
Модули выполнены в популярных форм-факторах и по своим технических характеристикам и программным возможностям не уступают конкурентам. SIM68R имеет размер 17х22,4 мм, аналогично модулям MGGS2217 (MStar), MC-1722-G (Locosys) и LEA-M8 (U-blox). А SIM68V – 12,2x16 мм как и модули MC-1612-G (Locosys), NEO-M8 (U-blox) и SL869 (Telit).
Модули SIM68R и MC-1722-G построены на базе одного и того же чипсета от MediaTek. Однако, SIM68R имеет 2 порта UART: UART0 – для NMEA, UART1 – для работы с RTCM. У модуля MGGS2217 самое большое энергопотребление – более 200мВт при питании 3,3В. Но стоит отметить наличие USB интерфейса у модулей LEA-M8 и MGGS2217.
Таблица 1. Сравнение модулей в форм-факторе 17х22 мм.
| SIM68R | MGGS2217 | MC-1722-G | LEA-M8 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Чипсет | MT3333 | MSB2311 | MT3333 | UBX-M8030 | |
| Система | ГЛОНАСС/GPS | ГЛОНАСС/GPS | ГЛОНАСС/GPS | ГЛОНАСС/GPS | |
| Каналы (захват/слежение) | 99/33 | 80/20 | 99/33 | 72 | |
| Напряжение питания, В | 2.8V~4.3V | +3.3V~+5.0V | 3.0V~4.3V | 2.7V~3.6V | |
| Потребляемый ток, мА | захват | 34 | ~75 | 36 | 32 |
| слежение | 27 | ~65 | 25 | 26 | |
| Чувствительность, дБм | холодный старт/поиск | -148 | -144 | -148 | -148 |
| слежение | -167 | -161 | -165 | -167 | |
| TTFF, сек | холодный старт | 28 | 34 | 33 | 26 |
| горячий старт | <1 | 1 | 1 | 1 | |
| Частота обновления данных, Гц | до 10 | 1 | до 10 | до 10 | |
| Протоколы | NMEA, PMTK, RTCM | NMEA | NMEA | NMEA, UBX binary, RTCM | |
| Интерфейсы | 2xUART, I2C | 2xUART, USB | 1xUART | 1xUART, USB, SPI | |
| Диапазон рабочих температур, °С | -40°C ~ +85°C | -40°C ~ +85°C | -40°C ~ +85°C | -40°C ~ +85°C | |
Таблица 2. Сравнение модулей в форм-факторе 12х16 мм.
| SIM68V | SL869 V2 | MC-1216-G | NEO-M8 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Чипсет | MT3333 | MT3333 | MT3333 | UBX-M8030 | |
| Система | ГЛОНАСС/GPS | ГЛОНАСС/GPS | ГЛОНАСС/GPS | ГЛОНАСС/GPS | |
| Каналы (захват/слежение) | 99/33 | 99/33 | 99/33 | 72 | |
| Напряжение питания, В | 2.8V~4.3V | 3,3±0,3 | 3.0V~4.3V | 2,7-3,6 В | |
| Потребляемый ток, мА | захват | 34 | 30 | 36 | 34 |
| слежение | 30 | 25 | 25 | 27 | |
| Чувствительность, дБм | холодный старт/поиск | -148 | -148 | -143,5 | -148 |
| слежение | -167 | -165 | -162 | -167 | |
| TTFF, сек | холодный старт | 28 | <35 | <33 | 26 |
| горячий старт | <1 | <1 | 1 | 1 | |
| Частота обновления данных, Гц | до 10 | до 10 | до 10 | до 10 | |
| Протоколы | NMEA, PMTK, RTCM | NMEA | NMEA, PMTK | NMEA, UBX binary, RTCM | |
| Интерфейсы | 2xUART, I2C | 1xUART | 1xUART | 1xUART, USB, SPI | |
| Диапазон рабочих температур, °С | -40°C ~ +85°C | -40°C ~ +85°C | -40°C ~ +85°C | -40°C ~ +85°C | |
Модули SIM68V, SL869 V2 и MC-1216-G построены на базе чипсета МТ3333. Однако, характеристики слегка отличаются. Модули Locosys имеют только один интерфейс UART для выдачи NMEA-сообщений. И компания Telit тоже перевела свой модуль на чипсет МТ3333 (в предыдущей ревизии этот модуль SL869 на чипсете STA8088FG), но так же как и Locosys оставили только один интерфейс UART.
В 2014 году компания SIMCom пополнила линейку навигационных модулей. SIM68M размером 10,1х9,7 мм построен на базе хорошо зарекомендовавшего себя чипсета МТ3333. Выполнен в том же форм-факторе, что и модули MAX-M8 (U-blox), MC-1010-G (Locosys), SL871 (Telit) и L76 (Quectel). Из этой группы модулей выделяется только MAX-M8, в основе которого лежит собственные чипсет UBX-M8030 от Ublox. Модули MC-1010-G, SL871, L76 и SIM68M сделаны на базе одного чипсета МТ3333 и имеют схожие технические характеристики, но имеют аппаратные и программные различия.
Рис. 4 Внешний вид SIM68М
Рис. 5 Расположение контактов SIM68М
По своей аппаратной начинке модуль SIM68M аналогичен модулю SIM68V, но уместился в более компактном размере.
SIM68E – еще один модуль от компании SIMCom. SIM68E выполнен в том же форм-факторе, что и модуль ML8088S (НАВИА). Размер модулей 13х15 мм.
Рис. 6 Внешний вид модуля SIM68E
Таблица 3. Сравнение модулей SIM68E и ML8088S
| SIM68E | ML8088S | ||
|---|---|---|---|
| Чипсет | МТ3333 | STA8088CFG | |
| Система | ГЛОНАСС/GPS | ||
| Каналы (захват/слежение) | 99/33 | 32 | |
| Напряжение питания, В | 2.8V~4.3V | 3,3±0,3 | |
| Потребляемый ток, мА | захват | 25 | 85 |
| слежение | 18 | 55 | |
| Чувствительность, дБм | холодный старт/поиск | -148 | -145 |
| слежение | -165 | -152 | |
| TTFF, сек | холодный старт | 28 | 35 |
| горячий старт | 1 | >4 | |
| Частота обновления данных, Гц | до 10 | до 10 | |
| Протоколы | NMEA, PMTK, RTCM | NMEA, RTCM | |
| Интерфейсы | 2xUART, I2C | 2xUART, USB | |
| Диапазон рабочих температур, °С | -40°C ~ +85°C | -50°C ~ +85°C | |
Рис. 7 Расположение контактов SIM68E
Рис. 8 Расположение контактов ML8088S
У обоих модулей по два порта UART, но у ML8088 есть еще и USB интерфейс. У SIM68E есть вывод EINT0, служащий для управления спящим режимом с помощью внешнего контроллера. При подаче низкого уровня модуль «засыпает», а для выхода модуля из спящего режима нужно подать высокий уровень сигнала (если не использовать эту функцию, то данный вывод надо оставить не подключенным).
Наиболее интересная новинка это модуль SIM33ELA со встроенной керамической антенной. SIM33ELA является достойным ответом модулям CAM-M8 (U-blox) и UC530M (Fastrax).
Рис. 9 Внешний вид модуля SIM33ELA
Таблица 4. Сравнение модулей со встроенной керамической антенной
| SIM33ELA | CAM-M8 | UC530M | ||
|---|---|---|---|---|
| Чипсет | MT3333 | UBX-M8030 | MT3333 | |
| Система | GPS/ГЛОНАСС | |||
| Каналы (захват/слежение) | 99/33 | 72 | 99/33 | |
| Напряжение питания, В | 2.8V~4.3V | 2,7V~3,6V | 3,0V~4,3V | |
| Потребляемый ток, мА | захват | 25 | 31 | 35 |
| слежение | 20 | 30 | 20 | |
| Чувствительность, дБм | холодный старт/поиск | -147 | -148 | -148 |
| слежение | -165 | -167 | -165 | |
| TTFF, сек | холодный старт | 28 | 26 | 23 |
| горячий старт | 1 | 1 | 1 | |
| Частота обновления данных, Гц | до 10 | до 10 | до 10 | |
| Протоколы | NMEA, PMTK, RTCM | NMEA, UBX binary, RTCM | NMEA, PMTK, RTCM | |
| Интерфейсы | 2xUART | UART/SPI/I2C | 2xUART | |
| Диапазон рабочих температур, °С | -40°C ~ +85°C | |||
Модули от SIMCOM и Fastrax очень схожи по характеристикам и имеют незначительные различия в аппаратной части. Основные различия между модулями заключаются в функциональном назначение некоторых выводов (наличие и управление интерфейсами передачи данных, индикация и проч.) и керамической антенной на плате модуля. Для индикации работы модуля у SIM33ELA есть выводы WAKE_UP (высокий уровень сигнала соответствует рабочему состоянию модуля) и 3D-FIX (после определения местоположения на выводе высокий уровень). Для управления режимом сна используется вывод EINT0.
На тестировании SIM33ELA показал себя очень достойно. По уровню принимаемых сигналов встроенная антенна незначительно уступает модулям с внешней активной антенной. Для навигационных модулей есть несколько критических мест при определении местоположения. Первое – это определение местоположения при старте. На рисунке 9 показан старт и финиш трека SIM33ELA в условиях средней городской застройки. Модуль в течение 20 секунд определил своё местоположение (сам модуль при этом находился на торпеде машины) и по ходу движения отследил перестроение из ряда в ряд.
Рис. 10 Результаты тестирования SIM33ELA (старт/финиш)
Рис. 11 Результаты тестирования SIM33ELA (высотное здание 26 этажей с закрытым двором)
Второе – движение в условиях высотной городской застройки. В этом случае падает уровень полезного сигнала и растут шумы. Также негативное влияние оказывают переотраженные сигналы. На рисунке 10 показана часть трека с заездом во двор высотного здания (26 этажей). Модуль «потерялся» и не смог построить корректный лишь во дворе, где слишком много отраженных и переотраженных сигналов. Да и то, точки трека лишь сместились в центр двора. При выезде из двора трек немного увело в сторону. Скорее всего это произошло из-за того, что при движении под металлическим козырьком здания SIM33ELA слишком долго выл трек по прогнозу движения.
И третий момент, на который стоит обратить внимание, это проезд по туннелю. Во время движения по туннелю навигационные модули перестают получать данные со спутников и «слепнут». Некоторые модули продолжают строить треки, благодаря возможности прогнозирования маршрута по направлению, скорости движения. А при выезде из туннеля вновь начинают получать данные со спутников и восстанавливают корректный трек. На рисунке 11 показан проезд по туннелю. Как видно, SIM33ELA при потере сигнала строит трек прямо. При повторном проезде по туннелю трек ушел сильно в сторону. Модуль построил путь по прогнозу. Но после выезда на открытое небо быстро нашел себя и вернулся на дорогу.
Рис. 12 Результаты тестирования SIM33ELA (проезд туннеля)
На данный момент SIMCOM имеет широкую линейку навигационных модулей. Благодаря чипсету от MediaTek, модули обеспечивают высокую точность и скорость. Во всех модулях в качестве тактового генератора используется TCXO, а не простой кристалл на 32кГц, что обеспечивает надежность и стабильность работы.
