GNSSプラットフォームは電力を削減し、最初の修正までの時間を短縮します
U-bloxは、低電力測位アプリケーション向けの最新のGNSS（グローバルナビゲーション衛星システム）プラットフォームであるM10を発表しました。完全に社内で設計されたU-bloxM10は、スポーツウォッチ、商品のトラッカー、家畜のタグなどの幅広いアプリケーションに、すべて小さなフォームファクターで、非常に長いバッテリー寿命で適合します。
M10には、ノイズのフィルタリングと測位信号の識別に役立つ同社のSuper-Sテクノロジーが搭載されています。このデバイスは、都市の峡谷などの住みにくい環境でも、最大4つのGNSSコンステレーションから同時にデータを取得できます。超高層ビルは、衛星と受信機の間の見通し線を遮るため、GNSS受信機が、軌道上にある衛星から放出された信号を、継続的に位置を特定するのに十分な時間ロックすることを非常に困難にします。衛星の数を増やすと、大きな違いが生まれます。
EE Times インタビューでは、U-bloxAGのプロダクトマネージャーであるBerndHeidtmannが、M10が連続追跡モードで12 mWを消費するように設計されていることを強調しました。これは、親会社の以前のテクノロジー（M8）の約5分の1です。
「Super-Sテクノロジーは、弱い信号や小さなアンテナで消費電力と精度を最適化します。短い最初の修正時間（TTFF）により、低消費電力が保証され、弱い信号補償機能により位置精度が向上します」とハイトマン氏は述べています。
図1：u-bloxM10およびu-bloxM8（出典：u-blox）
GNSSプラットフォーム
衛星測位への依存度が高まるにつれ、より高い位置精度を期待し続けています。ハードウェアとソフトウェアの電子機器のコストが削減されたおかげで、アプリケーションとユースケースの面で大幅な拡大が見られました。
EUのグローバルナビゲーション衛星システムGalileoを使用すると、GNSS受信機は、衛星信号が実際にガリレオ衛星から送信されており、変更されていないことを確認できます。このアプローチは、ハッカーが「仕事」をすることをより困難にします。欧州のGNSSコンステレーションは、民間ユーザーに無料の認証済みナビゲーションメッセージを提供する最初のコンステレーションになります。
ガリレオはヨーロッパのグローバルナビゲーション衛星システム（GNSS）であり、世界中のユーザーに位置、ナビゲーション、および気象情報を提供するために開発されました。他のGNSSシステムとは異なり、ガリレオは欧州宇宙機関（ESA）である市民団体によって管理されており、さまざまなユーザーコミュニティのニーズに応えて設計されています。
ガリレオ衛星セグメントでは、高度23,000 kmを超える軌道上で、30個の衛星（24個の運用衛星と6個の予備衛星）を使用します。衛星は3つの軌道面に均等に分散され、それぞれが地球を周回するのに約14時間かかります。
使用されるセキュリティアプローチは、暗号化された認証署名をGNSSナビゲーションメッセージに添付することで構成されます。これは、ハイブリッド対称/非対称キーアプローチに基づいてメッセージを検証するために使用できます。 GNSSデータ認証は、先進運転支援システム、自動運転、またはさまざまな危険なビジネス活動において重要な役割を果たします。
U-bloxハードウェア
U-blox M10は、連続追跡モードで12 mWを消費するように設計されており、バッテリー駆動のアプリケーションの消費電力を低く抑えます。 M10のRF感度の向上により、プラットフォームが初期化時に最初の固定位置に到達するまでの時間が短縮され、小さなアンテナでもうまく機能します。
「U-bloxM10チップサイズはQFNパッケージで4×4mmです。 「MAX」モジュールにより、外部コンポーネントを必要とせずに統合できます。 「ZOE」フォームファクタは、MAXおよびNEOモジュールと同じ機能を備えています。そして、これはパッケージ内のいわゆるシステムです。 maxモジュールと同じ機能を備えていますが、わずか20平方ミリメートルに詰め込まれています」とHeidtmann氏は述べています。
図2：左から3つのモジュール：QFNパッケージ、MAXモジュール、ZOEフォームファクター（出典：u-blox）
オーストラリアとドイツで実施された2つのテストでは、大きな建物が信号を遮る可能性のある過酷な環境でも、Super-Sと改良された「Super-E」モードにより、より低い更新レートでさらに電力を削減し、信号の測定を最適化できることが示されています。非常に低いです（図3）。
Super-Sテクノロジーは、産業用追跡とウェアラブルの使用例で遭遇する2つの一般的な課題に対処します。弱いGNSS信号と不適切なアンテナの測位だけでなく、悪天候、遮られた空の景色、都市の峡谷などの要因も、測位に到達するGNSS信号の品質に悪影響を及ぼします。受信機、測位性能を低下させます。 u-blox Super-Sテクノロジーは、これらの状況に対処するために2つの異なるサイズを組み合わせています。
GNSS受信機は、取得フェーズと追跡フェーズの2つの運用フェーズにあります。最初のフェーズでは、感度が高くなり、より高い確率で位置を取得し、エネルギーをほとんど消費しないため、取得時間が短縮されます。次のフェーズでは、目的は位置を維持することです。
図3：オーストラリアで4つのGNSSを同時に受信した場合の最大位置の可用性（出典：u-blox）
図4：ドイツの弱い信号補償（出典：u-blox）
「図3の左側の写真を見ると、1と2が見えます。 1番では、建物は2番ほど高くないことがわかります。そして、右を見ると、これらの色付きの線がすべて茎になっているのがわかります。緑が真の道であり、真の位置です。次に、M8が黄色でM10が青色です。そして第1に、ほとんど違いがないことがわかります。彼らは基本的に本当の状況を報告します。しかし、2番目を見ると、違いがわかります。黄色い線はグリーンから約20メートル離れています。そして、青い線は緑から約10メートル離れています。そして、深部の都市部に非常に高い建物があるというシナリオでは、4つのGNSSを使用することに違いがあります」とHeidtmann氏は述べています。
「この地域にいると、建物に影ができるため、すべての衛星を見ることができません。そして、4つの星座すべてを聞くことができれば、より多くの衛星に追いつくことができます。そしてもちろん、これはあなたに利益をもたらします。なぜなら、常に選択があるからです。したがって、受信機は利用可能なすべての衛星を調べてから、追跡する最大30個の信号を選択します。しかしもちろん、この状況では、30はありませんが、8または9があれば幸運です」と、ハイトマンは述べています。
アンテナが小さい、またはアンテナの位置が悪いと、RF信号強度が低下します。弱い信号補償は、この状況に適応するように受信機の動作を変更します。 「ドライブテストでは、位置と速度の精度が25％以上向上しました」とHeidtmann氏は述べています。
図5：M10のブロック図（出典：u-blox）
図6：u-blox M10とM8の比較（出典：u-blox）
u-blox M10は、高度ななりすましおよび妨害検出を備えています。 「なりすまし攻撃と妨害攻撃が検出され、ホストに報告されます。 GNSS生データ分析に基づくなりすまし検出、および認証された信号（Galileo OS-NMA）を使用したなりすまし攻撃の軽減」とHeidtmann氏は述べています。
重要なアプリケーションは、受信者が取得したデータにどれだけの信頼を置くことができるかを知る必要があります。保護レベルは、最大位置誤差を表し、システムの信頼性を定量化します。このレベルは、GNSSソリューションに一般的に影響するすべてのエラーの原因の影響を受けます。
「たとえば、GNSS受信機が1メートルの95％の保護レベルでその位置を決定した場合、報告された位置が実際の位置から1メートルを超える可能性はわずか5％です」とHeidtmann氏は述べています。
>GNSS（グローバルナビゲーション衛星システム）セクターに関連するシステムとテクノロジーの革新は、絶え間なく急速に進化するプロセスです。これらのレベルでのGPSの瞬間的な精度は米国の防衛のために確保されていましたが、これにより、ロシアのGLONASSなど、世界中のいくつかの国からの貢献によりGNSS（グローバルナビゲーション衛星システム）を生み出す、より信頼性の高い代替システムを作成する競争が始まりました。 、中国の北斗とヨーロッパのガリレオ。ガリレオのデータは、ビーコンの位置を特定し、あらゆる種類の環境で困窮している人々を救助するのに役立ちます。
>>この記事は、もともと姉妹サイトEEで公開されました。タイムズ。
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