В 2018 году в смартфонах появятся сверхточные чипы глобальной навигации
Компания Broadcom порадовала новостью о разработке первого на коммерческом рынке GNSS-ресивера двойной частоты (L1 и L5) — чипа BCM47755, который будет доступен для производителей телефонов в 2018 году. Первые образцы чипа готовы, а сейчас компания готовится наладить массовое производство.
В сегодняшних ресиверах точность приёма сигнала GPS всего 5 метров, что иногда приводит к неловким ситуациям. Например, GPS-навигатор в автомобиле может неправильно определить, когда вы уже проехали поворот, и дать неправильную рекомендацию. Новые чипы обеспечивают точность 30 см. Что не менее важно, эти ресиверы будут лучше ловить сигнал в сложных условиях, например, на городских улицах поблизости от высоких зданий. И напоследок, они потребляют вдвое меньше энергии, чем микросхемы нынешнего поколения.
BCM47755 уже включён в дизайн нескольких моделей смартфонов, предназначенных для выпуска в 2018 года, но Broadcom не говорит, каких именно.
Ресивер способен одновременно принимать следующие сигналы систем глобальной навигации (GNSS):
- GPS L1 C/A
- GLONASS L1
- BeiDou (BDS) B1
- QZSS L1
- Galileo (GAL) E1
- GPS L5
- Galileo E5a
- QZSS L5
Помимо GPS, поддерживаются и европейская Galileo, и японская QZSS, и российский ГЛОНАСС.
За счёт чего удалось улучшить качество приёма в городе? Дело в том, что все спутники GPSS, даже самого старого поколения, передают сигнал L1, который содержит координаты спутника, точное время и идентификатор. Однако новое поколение спутников передают не только L1, но и более сложный сигнал L5 на другой частоте, которая отличается от стандартного сигнала L1. До недавнего времени на орбите было недостаточно спутников L5, чтобы их действительно можно было использовать на практике. Но в 2015 и 2016 году запустили достаточно таких спутников, и сейчас их около 30, учитывая те, которые висят только над Японией и Австралией. Но всё-таки сейчас даже в узком окне неба в городских условиях можно наконец-то увидеть шесть или семь таких спутников, говорит представитель Broadcom. Поэтому сейчас наступил момент, когда можно выпускать ресивер нового поколения с повышенной точностью, работающий с сигналом L5 (спутники следующего поколения и вовсе обеспечат сантиметровую точность).
Микросхема BCM47755 сначала фиксируется на спутнике по сигналу L1, а потом уточняет рассчитанную позицию по сигналу L5. Частота последнего более предпочтительна для сложных городских условий, потому что этот сигнал менее подвержен искажениям от многочисленных отражений.
В городе ресивер получает одновременно и сигнал напрямую от спутника, и его отражения от зданий. То есть он получает несколько одинаковых сигналов немного в разное время, за счёт чего формируется своеобразный сигнальный блоб. Ресивер ищет сигнал максимальной силы, чтобы зафиксировать время приёма, но если сигналы частично накладываются друг на друга, то вычисления получаются не очень точными. Так вот, сигналы L5 настолько короткие, что практически невероятно, чтобы отражения смешались с оригинальным сигналом. Чип Broadcom дополнительно использует фазу несущего сигнала, чтобы ещё более увеличить точность, объясняет журнал IEEE Spectrum.
На самом деле на рынке уже есть системы, которые используют сигнал L5 и повышенную точность GNSS, но это обычно промышленные системы, они используются, например, в нефтедобыче. Чип BCM47755 станет первой массовой микросхемой, которая одновременно принимает и L1, и L5.
На диаграмме показывается количество спутников нового поколения, передающих сигнал L5 и схематично объясняется, зачем ресиверу принимать сигнал на двух частотах L1 и L5
В новой микросхеме Broadcom реализовано несколько инноваций, в том числе новая архитектура с применением дизайна big.LITTLE от ARM. Это двухпроцессорная архитектура, где у одного CPU меньшая производительность и меньшее энергопотребление, а другой процессор больше и мощнее. В данном случае это процессоры Cortex M-0 и Cortex M-4.
Дополнительную информацию о BCM47755 расскажут на конференции ION GNSS+ 2017, которая состоится 27 сентября 2017 года.
