Moduły z serii Ultimate GPS produkcji Adafruit to jedne z bardziej znanych układów lokalizacji satelitarnej stosowanych w projektach elektronicznych. Projektanci opracowali moduły specjalnie w taki sposób, aby spełniały wszystkie wymagania przed jakimi można postawić taki produkt. Stąd też nazwa, ponieważ „Ultimate” tłumaczy się jako ostateczny, a więc w tym przypadku taki, którego nie trzeba już poprawiać.

Moduł oparto o układ MediaTek MTK3333, a więc chip specjalnie przeznaczony do obsługi GPS. Układ ten cechuje się wysokimi parametrami, m.in. możliwością śledzenia aż z 33 satelit i 99 kanałów. Oferuje wysoką czułość na poziomie -165 dBm (dla śledzenia) i wbudowaną antenę. Pobór prądu wynosi jedynie 29 mA w trybie nawigacji.

Wśród wielu ciekawych właściwości modułów opartych o MTK3333 warto wyróżnić możliwość dołączania zewnętrznej anteny, a także funkcję akwizycji danych. Ultimate GPS dysponuje wbudowanym torem antenowym z anteną ceramiczną, który umożliwia osiągnięcie czułości maksymalnie -165 dBm. Aby osiągnąć jeszcze lepsze parametry, można dołączyć standardową aktywną antenę GPS (3 V) do złącza µFL. Moduł automatycznie odnajdzie aktywną antenę i przełączy się na odbiór. Większość anten GPS jest ma złącze SMA, co oznacza, że może być konieczne użycie adaptera SMA/µFL.

Rys. 1. Moduł Ultimate GPS w wersji surowej

Parametry lokalizatora Ultimate GPS

Aktualna wersja modułu, oznaczona PA1616D, cechuje się następującymi parametrami:

• Obsługa konstelacji GPS i GLONASS,
• Do 33 kanałów śledzenia i do 99 kanałów akwizycji,
• Częstotliwość pomiarów: od 1 Hz do 10 Hz,
• Dokładność odczytu pozycji <3 metrów (związana z precyzją systemu GPS),
• Dokładność pomiaru prędkości: 0,1 m/s,
• Czułość w trakcie akwizycji: -145 dBm,
• Czułość w czasie śledzenia: -165 dBm,
• Maksymalna wykrywalna prędkość: 515 m/s,
• Zakres napięć zasilania: 3,0 – 5,5 V,
• Czas zimnego startu: 34 s,
• Wyjście w standardzie NMEA 0183 (9600 bps, poziom logiczny 3 V, wejście z tolerancją 5 V),
• Obsługa standardów DGPS/WAAS/EGNOS
• Obsługa AGPS,
• Do 210 kanałów PRN,
• Detekcja oraz redukcja sygnałów zagłuszających (jammerów),
• Detekcja i kompensacja interferencji (multi-path),
• Wymiary 16,0 x 16,0 x 6,4 mm.

Adafruit sprzedaje moduł w wersji surowej (patrz rysunek 1), a także w postaci płytek rozszerzeniowych. Są to moduł typu breakout, pozwalający na dołączenie standardowych przewodów, nakładka HAT na Raspberry Pi, a także moduł podłączany do USB. Ten ostatni omówię trochę szerzej w dalszej części artykułu.

Rys. 2. Moduł Ultimate GPS ze złączem USB

Moduł Ultimate GPS with USB

Ultimate GPS z wyjściem USB pozwala na współpracę z każdym urządzeniem wyposażonym w ten interfejs: od tradycyjnego komputera PC po komputery jednopłytkowe, takie jak Raspberry Pi. Komunikację zapewnia wbudowane złącze USB-C oraz dobrze znany układ interfejsowy CP2102N. Pozwala to na łatwe połączenie z komputerem, bez konieczności instalacji sterowników. Dodatkowym, ważnym elementem płytki jest złącze µFL do którego można podłączyć antenę zewnętrzną.

Rys. 3. Złącze µFL na powierzchni płytki

Moduł oferuje także możliwość zasilania układu z baterii CR1220. Do zestawu dołączono gniazdo, które można łatwo dolutować do płytki.

Rys. 4. Gniazdo oraz miejsce na płytce na baterię CR1220

Moduł ma wymiary 40,8 x 25,3 x 8,1 mm.

Układ instaluje się na komputerze jako port szeregowy. W związku z tym, aby obejrzeć dane wysyłane można wykorzystać program konsolowy taki, jak Putty. Dane są przekazywane w formacie NMEA, a więc w postaci tesktowej.

Dane można także przetworzyć oraz wykorzystać w dalszej części projektu.

Adafruit udostępnia biblioteki do obsługi modułu, przykłady oraz pełną dokumentację na stronie https://learn.adafruit.com/adafruit-ultimate-gps.

Podsumowanie

Moduły Ultimate GPS umożliwiają implementację lokalizacji satelitarnej w systemach wbudowanych. Oferują bardzo dobre parametry oraz szereg ciekawych funkcji, w tym możliwość akwizycji danych oraz dołączenia zewnętrznej anteny. Moduł komunikuje się wysyłając dane przez port szeregowy, co oznacza, że bardzo łatwo można połączyć go z mikrokontrolerem lub komputerem. Jest dostępny w formie surowej, pozwalającej na wlutowanie we własnym projekcie, a także w jako płytki breakout, pozwalająca na dołączenie np. do zestawu rozwojowego. Interesująca jest też płytka z modułem GPS pozwalająca na połączenie USB, a więc łatwe dołączenie do różnego rodzaju komputerów. Jest to więc interesująca propozycja dla inżynierów zajmujących się projektami obejmującymi funkcję lokalizacji satelitarnej.

Moduł Ultimate GPS z portem USB jest dostępny w ofercie Kamami.pl