Навигационный приемник NVCOM-030E производства «Ангстрем»

Рис. 1. Навигационный модуль NVCOM-030E

Группа компаний «Ангстрем», ведущий разработчик и один из крупнейших производителей интегральных схем в России, странах СНГ и Восточной Европы, объединяет расположенные в Зеленограде предприятия, осуществляющие разработку, проектирование и производство высокотехнологичных изделий электронной техники. Головное предприятие группы ОАО «Ангстрем» занимается разработкой и освоением в производстве КМОП СБИС на гетероэпитаксиальных структурах (КМОП КНС), полупроводниковых приборов и микросхем силовой электроники, полузаказных СБИС на базовых матричных кристаллах (БМК), интеллектуальных интегральных схем криптозащиты, схем управления светодиодами, схем спецпамяти, разработок мультиплексоров для ФПУ, интегральных схем для телекоммуникаций и другой электроники. Одним из направлений деятельности компании является разработка и производство навигационных ГЛОНАСС/GNSS-приемников на базе микропроцессора, созданного совместно с партнерами.

Навигационный приемник NVCOM-030E (рис. 1), разработанный ОАО «Ангстрем», предназначен для интеграции в различные системы в качестве навигационного датчика. Он осуществляет определение текущих значений координат, вектора скорости, а также текущего времени с использованием гражданских сигналов ГЛОНАСС и GPS в частотных диапазонах L1.

Технические характеристики приемника NVCOM-030E:

• 24 канала слежения GPS L1, ГЛОНАСС L1.
• Восьмиканальный поисковый ускоритель.
• Точность определения местоположения (СКО):
  – в горизонтальной плоскости 8 м;
  – в вертикальном направлении 12 м.
• Точность определения компонент вектора скорости (СКО):
  – в горизонтальной плоскости 2 см/с;
  – в вертикальном направлении 3 см/с.
• Среднее время до первых координат:
  – «холодный старт» 40 с;
  – «теплый старт» 36 с;
  – «горячий старт» 6 с;
  – повторный захват 1,5 с.
• Чувствительность –140 дБм слежение, –130 дБм «холодный старт».
• Максимальная скорость 500 м/с.
• Максимальное ускорение 2 g.
• Максимальная высота 18 км.
• Темп обновления данных местоположения 1 с.
• Формат выходных данных — NMEA 0183 версии 2.3.
• Погрешность формирования секундной метки времени относительно единого времени UTC не более 0,1 мкс (СКО).
• Питание приемника:
  – напряжение основного питания +3,3 В ±5%;
  – напряжение резервного питания часов реального времени (опционально) 1,8–3,3 В.
• Потребляемая мощность <0,5 Вт.
• Размеры 60×45×8 мм.
• Работа с активной антенной.
• Интерфейсы пользователя UART LVTTL и/или SPI (4800÷115 200 бод/с).

Рис. 2. Микропроцессор NVCom-02

Первоначальное программирование приемника осуществляется через интерфейс JTAG, в дальнейшем обновление встроенного ПО возможно производить через интерфейс UART (в данном случае не требуется специального оборудования, и данную процедуру возможно проводить в составе готового устройства) или через JTAG.

Приемник позволяет настраивать следующие параметры работы:

• режим работы (GPS/ГЛОНАСС/GPS+ ГЛОНАСС);
• фильтрация спутников по углу возвышения;
• набор выдаваемых NMEA-сообщений;
• запись в энергонезависимую память текущих или восстановление заводских настроек;
• скорость обмена данными.

Для изменения этих параметров применяется специально разработанный набор команд, для их передачи применяется интерфейс UART. Для облегчения и ускорения конфигурирования при подключении к ПК существует специальная утилита.

Приемник выполнен на базе многоядерного телекоммуникационного микропроцессора NVCom-02 (рис. 2) со встроенным 48-канальным ГЛОНАСС/GPS-коррелятором, принимающим навигационные сигналы GPS С/A, GPS L2С, ГЛОНАСС СТ c устройством быстрого поиска (Fast Search Engine, FSE).

Микропроцессор NVCom-02 в корпусе HSBGA400 (21×21 мм), является «системой-на-кристалле» (System on a Crystal, SoC) с набором интерфейсов, ориентированных на применение как в уже существующих, так и во вновь создаваемых изделиях профессиональной и потребительской электроники, включая навигационную аппаратуру пользователей ГЛОНАСС.

Процессор спроектирован и изготовлен по современным проектным нормам 0,065 мкм (65 нм) и имеет улучшенные по сравнению с предыдущей версией показатели быстродействия и энергопотребления, что особенно важно для продукции массового рынка. Данный отечественный микропроцессор является инновационной разработкой мирового класса, обеспечивающей конкурентные преимущества по сравнению с существующими на рынке решениями. Производство микропроцессора планируется осуществлять на территории России, на мощностях «Ангстрем-Т», современного субмикронного полупроводникового производства с проектными нормами 130–65 нм, строительство которого на кредитную линию Внешэкономбанка будет возобновлено в этом году.

Главное отличие микропроцессора серии «Навиком» от навигационных чипов и ГЛОНАСС-модулей других российских компаний — его многофункциональность и многозадачность. Процессор, работающий на тактовой частоте 300 МГц с пиковой производительностью 3,6 GFLOPs (float32), эффективно сочетает функции связи стандартов GSM, Wi-Fi, TETRA и т. д., навигации и мультимедиа.

Процессор NVCom-02 позволяет построить аппаратно-программную поддержку функций обработки сигналов всех существующих и развертываемых глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) — ГЛОНАСС/GPS/GALILEO/COMPASS, процедур цифровой обработки сигналов (DSP), коммуникационных процедур (Витерби, турбокодирования, корреляции), обработки изображений, ввода видеопотока от CMOS-сенсоров, вывода видеопотока на LCD-дисплей, а также ввода и вывода данных по различным последовательным интерфейсам (UART, I²S, I²C, SPI, USB, Ethernet).

Разработанные на «Ангстреме» SoC-процессоры серии «Навиком» имеют прикладные библиотеки обработки/сжатия видео- и аудиосигналов FFT, фильтрации, адаптивной фильтрации, JPEG/MJPEG/MPEG2/MJPEG4-видеокодер, mр3-аудиодекодер, TETRA (аудиокодек), IP-телефонии и др. Это позволяет микропроцессорам поддерживать большой спектр технологий обработки информации: обработка видео-, радарной и тепловизионной информации, трехмерной графики, адаптивной обработки сигналов и изображений, что важно для различных бортовых применений с минимальными массо-габаритными характеристиками. На основе этих микросхем возможна разработка индивидуальных информационных карт для сотрудников МЧС и других силовых ведомств, организация связи в метро, на предприятиях энергетического комплекса, в труднодоступных районах Крайнего Севера и Сибири — во многих приложениях, где до сих пор используются только импортные системы.

Перспективные области применения микропроцессоров «Навиком»:

• абонентские терминалы мультистандартных систем профессиональной связи;
• портативные ГЛОНАСС/GPS-навигаторы;
• ГЛОНАСС/GPS-приемники (трекеры) для подвижных платформ;
• IP-камеры с «интеллектуальным зрением»;
• IP-телефония;
• аппаратура беспилотных летательных аппаратов (БПЛА);
• специальные применения;
• новые инновационные разработки.

На базе микропроцессоров серии «Навиком» разрабатывается линейка навигационных приемников и абонентский терминал стандарта TETRA c подключением IP-камеры. Кроме того, ведутся переговоры с рядом ведущих азиатских и европейских производителей навигаторов и мультимедийных устройств об использовании российского чипа в их изделиях. Уже достигнута договоренность о применении российского микропроцессора в телекоммуникационном оборудовании Huawei, сборка которого будет налажена на производственной базе «Ангстрема» уже в этом году.

Серийное производство конкурентоспособных отечественных абонентских терминалов для профессиональной и специальной связи, обеспеченных функцией навигации ГЛОНАСС, на основе микропроцессоров серии «Навиком» будет осуществляться на производственных мощностях группы компаний «Ангстрем». Это позволит уйти от сложившейся практики использования в различных электронных изделиях российского производства импортной элементной базы. Микропроцессоры «Ангстрема» позволяют, например, замещать такие высокопроизводительные DSP-процессоры зарубежного производства, как микросхемы ADSP TS201 (ADI), ряд микросхем серии OMAP (TI), навигационные микросхемы SiRF Atlas-III (SiRF).

Микропроцессоры «Ангстрема» могут успешно использоваться как в уже имеющейся на рынке электронной аппаратуре для расширения ее функционала, так и стимулировать разработку и появление новых перспективных пользовательских цифровых устройств с функцией навигации.