|
|
Рис. 1. Один из видов навигационной аппаратуры, выпускаемой в интересах МО РФ. |
|
Головным предприятием Роскосмоса по разработке и серийному производству навигационной аппаратуры потребителей ГЛОНАСС является ОАО «Научно-исследовательский институт космического приборостроения». НИИ КП провел разработку, испытал и организовал серийное изготовление многих видов навигационной аппаратуры, предназначенной для использования, прежде всего, по линии Министерства обороны РФ. Это различные модификации навигационной аппаратуры для определения координат, скорости, времени, пространственных углов положения, есть также модификации навигационной аппаратуры для геодезических работ. |
Предприятие обладает полным циклом всех этапов разработки и изготовления навигационных приборов. НИИ КП осуществляет, в том числе, и разработку специализированных больших интегральных схем (СБИС) для приема навигационных сигналов. Разработано целое семейство таких микросхем, отличающееся сложностью, набором выполняемых функций и, конечно, технологией.
|
Рис. 2. Диаграммы видимости навигационных аппаратов Глонасс и GPS. |
Поскольку отечественная электронная промышленность не позволяет изготавливать СБИС по технологии 0,25-0,09 мкм (и лучше), то наше предприятие пошло по следующему пути: разработку схем и топологий проводят специалисты предприятия, а изготовление СБИС осуществляется на зарубежных «кремниевых» фабриках. Как известно, в 2011 г. два российских предприятия планируют начать производство СБИС по технологии 0,18 мкм. Очень хочется надеяться, что скоро «центральные» комплектующие навигационной аппаратуры будут не только российской разработки, но и российского изготовления.
|
Рис. 3. Малогабаритный 32-канальный навигационный приемник. |
Опыт многочисленных испытаний, опыт использования различных навигационных приборов в реальных условиях свидетельствует, что система ГЛОНАСС стала полноценно функционировать и позволяет решать поставленные навигационные задачи. На рис. 2 приведены диаграммы видимости навигационных аппаратов ГЛОНАСС и GPS .
Следует заметить, что навигационная аппаратура ГЛОНАСС, а точнее ГЛОНАСС/GPS, сложнее GPS. Во-первых, у нее два практически независимых тракта (один ГЛОНАСС, второй GPS), а во-вторых, сигнал ГЛОНАСС принципиально более сложный, с частотным разделением сигналов от КА. Этот факт требует более сложных алгоритмов обработки сигналов, более высоких тактовых частот, специализированных микросхем. Отсюда становится ясной одна из причин более позднего (по сравнению с GPS) освоения системы ГЛОНАСС в бытовой технике.
На рис. 1 приведено фото одного из видов навигационной аппаратуры, выпускаемой в интересах Министерства обороны РФ. На рис. 3 представлен малогабаритный 32-х канальный навигационный приемник, отвечающий жестким условиям эксплуатации, его размеры 170х67х35 мм, вес – 320 г. Этот навигатор выполнен с отображением карты. Также выпускается аппаратура и для ракетной техники.
В 2010 г. в ОАО «НИИ КП» был разработан субминиатюрный навигационный модуль НП32К-02.
|
Рис. 4. Навигационный модуль НП32К-02. |
Внешний вид модуля приведен на рис. 4. Навигационный модуль обладает следующими характеристиками.
Три последовательных порта RS232/RS422 (скорости обмена 2400-115200 бит/сек) поддерживают в режиме приема и передачи следующие протоколы обмена:
— бинарный протокол с возможностью выдачи сырых измерений;
— NMEA0183 символьный протокол приема и передачи навигационной информации;
— RTCM SC104 прием и выдача поправок дифференциальной коррекции.
Выход метки времени, синхронизируемой с шкалой времени ГЛОНАСС, GPS, UTC, UTC SU.
ГЛОНАСС L1 диапазон, GPS L1 диапазон, аппаратно реализованный алгоритм быстрого поиска, 32 параллельных канала приема (all-in-view) с возможностью независимой конфигурации каждого канала на прием (ПТ – кода ГЛОНАСС, ВТ – кода ГЛОНАСС, GPS C/A – кода, кодов WAAS/EGNOS).
Встроенный алгоритм RAIM.
Темп обновления выдаваемой навигационной информации 1-10 Гц.
Выдача навигационной информации: геодезическая система координат BLH, прямоугольные геоцентрические координаты XYZ, проекция Гаусса-Крюгера XYH.
Система координат: ПЗ-90, СК-42, СК-95, WGS-84, WGS-72 и др. Возможность определения эллипсоида пользователем.
Рабочая температура - от -40 до + 70°С
Температура хранения - от -60 до + 80°С
Потребляемая мощность - не более 0,2 Вт
Питание - 3,3 В
Габариты - 40х25х5 мм
Для реализации навигационного модуля в столь малых размерах была специально разработана микросхема – навигационный процессор по технологии 110 нм. На рис. 5 приведен вид этой микросхемы СБИС GNSS32L512 – универсальный приемник сигналов ГНСС (ГЛОНАСС, GPS, WAAS/EGNOS) диапазонов L1, L2, L5. Выполненная по технологии 110 нм система на кристалле (SoC), с минимальным количеством внешних компонентов и минимальным потреблением, для применения как во встраиваемых, так и в мобильных приложениях, для длительной работы с автономным источником питания. Обеспечивает одновременную работу по 32 спутникам: совместная работа по ГЛОНАСС/GPS системам, 32 канала (all-in-view), диапазоны L1, L2, L5.
|
Рис. 5. Микросхема – навигационный процессор по технологии 110 нм. |
Процессорное ядро на частоте до 170 МГц, 32-х разрядная RISC архитектура, 32 кБ кеш-памяти, поддержка 16-разрядного кода высокой плотности Thumb, математический сопроцессор, поддерживающий арифметические операции с плавающей точкой двойной точности, встроенная поддержка средств отладки Embedded ICE (In-circus emulation).
Встроенная сверхоперативная память объемом 512 кБайт.
Встроенная флеш-память объемом 1 Мбайт.
Потребляемая мощность в рабочем режиме 50 мВт.
Корпус QFN 64. Габаритные размеры 9x9x0,9 мм.
В настоящее время коллектив ОАО «НИИ КП» напряженно работает над основными направлениями совершенствования навигационной аппаратуры. Прежде всего – это создание аппаратуры нового поколения с более высокой помехоустойчивостью, меньшими габаритами и энергопотреблением. Для обеспечения серийного производства предприятие работает над созданием нескольких модификаций специализированных больших интегральных схем.
Юрий Николаевич КОРОЛЕВ – генеральный директор ОАО «НИИ КП», доктор экономических наук
Олег Ефимович ЛОПАТКО – заместитель генерального директора – главного конструктора ОАО «НИИ КП», кандидат технических наук
ОАО «Научно-исследовательский институт космического приборостроения»
Россия, 111250, Москва,
ул. Авиамоторная, д. 53
Тел.: +7 (495) 673-9303, 673-9694
Тел./факс: +7 (495) 673-4719