Una nuova soluzione GNSS a bassa potenza crea un posizionamento interno più preciso

un giorno fa p Adrian Gibbons La precisione è un obiettivo prevalente nei sistemi globali di navigazione satellitare (GNSS). E mentre il rilevamento della posizione sui nostri telefoni cellulari è significativamente più preciso di quanto non fosse 10 anni fa, vediamo ancora dei singhiozzi a livello di circuito quando si identifica la propria posizione all'interno o in ambienti urbani densi. Nestware è una società di geolocalizzazione IoT che fornisce tecnologia di segnale ibrido a modem IoT e fornitori di DSP.
Recentemente, la società ha annunciato che sta combinando il suo IP di navigazione GPS soft-core con il sottosistema IP di comunicazioni IoT di Synopsys per fornire un basso soluzione GNSS potente che può essere integrata nei modem IoT, riducendo del tutto il costo di un chip GNSS dedicato. Questo annuncio ci offre l'opportunità di rivedere i principi chiave della tecnologia GNSS e analizzare la soluzione presentata nella collaborazione Nestware-Synopsys. Il GNSS è una rete a maglie di satelliti che orbitano su aree terrestri e forniscono un fix della posizione trasmettendo i dati di temporizzazione ai ricevitori GNSS.
La ricezione moderna richiede più canali (regioni della banda di frequenza) per stimare con precisione una correzione della posizione su un dispositivo abilitato per GNSS. Le frequenze portanti discrete vanno da 1176,45 MHz a 1575.
42 MHz con schemi di modulazione legacy che utilizzano binario (BPSK) o chiave di sfasamento in quadratura (QPSK). Secondo Microsoft, i ricevitori GNSS possono consumare fino a 200 mW di potenza durante l'acquisizione e il monitoraggio, ma dovrebbero consumare meno di 1 mW in modalità sleep. Tecniche di modulazione più recenti, come la portante offset binaria (BOC), allocano energia attorno alle sottoportanti.
L'obiettivo di queste tecniche di modulazione è un utile collegamento dati, inclusa la capacità di differenziare tra i satelliti di triangolazione e fornire distanze stimate. In GNSS, la precisione è definita come la differenza tra le metriche misurate e conosciute di tempo, velocità e posizione della rete satellitare. La precisione della posizione è influenzata da una serie di fattori, tra cui la perdita di segnale dovuta a condizioni di multipath e di non visibilità nelle aree urbane.
Nestwave ha algoritmi brevettati che mitigano i problemi di multipath, il che garantisce una maggiore precisione. Secondo uno dei post del blog di Nestwave sull'elaborazione del segnale, i segnali ricevuti vengono elaborati utilizzando filtri simmetrici (MF) nei sistemi convenzionali. MF elabora i componenti multipath come parte del segnale ricevuto, ma per la stima del tempo di arrivo, gli elementi multipath devono essere eliminati.
L'approccio di filtraggio quasi causale di Nestwave consente a un dispositivo di identificare il percorso del segnale di posizionamento diretto. Una volta filtrati gli elementi del multipath, l'algoritmo del tempo di arrivo di stima della massima verosimiglianza diventa computazionalmente fattibile. Nestwave afferma che la sua soluzione è 4.
5 volte più efficiente di altri ambienti con multipath. Per i dispositivi IoT che dipendono dal funzionamento a batteria a lungo termine, Nestwave afferma che le attività di geolocalizzazione vengono completate molto più rapidamente, lasciando il dispositivo in stato di sospensione. Nell'ambito della collaborazione, Synopsys prevede di contribuire con il suo sottosistema IP per comunicazioni DesignWare ARC IoT agli algoritmi di geolocalizzazione e all'architettura cloud di Nestwave.
La soluzione GNSS risultante mira a ottenere una riduzione di potenza 10 volte superiore. Allora, cosa è incluso in questa nuova soluzione? Il sottosistema ARC fornisce al processore a basso consumo EM9D potenziato da DSP con periferiche dedicate. Gli acceleratori hardware integrati in APEX vengono utilizzati per scaricare la decodifica Viterbi e i calcoli trigonometrici dei segnali GNSS dal processore.
Il front-end RF digitale generico consente ricetrasmettitori RF di fornitori esterni, che potrebbero consentire interessanti efficienze di triangolazione con l'approccio ibrido di Nestwave alla geolocalizzazione, utilizzando altre tecnologie come la multilaterazione del segnale 4G / 5G o lo sniffing Wi-Fi. La collaborazione tra Synopsis e Nestwave esemplifica la crescente integrazione tra i team di ingegneri software e hardware. John Koeter, vicepresidente senior marketing e strategia per IP di Synopsys, spiega che questa collaborazione "aiuterà i progettisti a migliorare in modo significativo le prestazioni di geolocalizzazione, ridurre i requisiti di frequenza e ridurre il consumo energetico complessivo per le applicazioni IoT alimentate a batteria.
" Le applicazioni di mercato nell'agricoltura, nelle città intelligenti o nella gestione della geolocalizzazione di risorse aziendali statiche stanno guidando la domanda di dispositivi IoT per funzionare con cicli di vita della batteria misurati in anni, non in giorni (come i nostri dispositivi cellulari). Ottimizzando il consumo energetico dell'hardware e l'efficienza del tempo di esecuzione dell'algoritmo, i progettisti possono facilitare cicli di manutenzione delle apparecchiature più lunghi e migliorare la fattibilità dell'installazione IoT alimentata a batteria.