reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© rangizzz dreamstime.com Przemysł elektroniczny | 05 lipca 2016

Na PW powstaje dokładny i niedrogi chip nawigacyjny

Naukowcy z Politechniki Warszawskiej opracowują scalony odbiornik Galileo GPS do dokładnego pozycjonowania. Komercjalizacją chipu zajmie się ChipCraft – spółka spin-off PW.
Zespół z Instytutu Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej pod kierownictwem dr. hab. inż. Witolda Pleskacza zakończył realizację projektu rozwojowego NCBiR dotyczącego systemów GNSS (ang. Global Navigation Satellite System). W ramach projektu powstały układy scalone tworzące tzw. chipset – trzyukładowy kompletny tor analogowy odbiornika nawigacji satelitarnej. Odbiornik działa w dwóch pasmach częstotliwości (L1/E1, L5/E5) i dostosowany jest do pracy zarówno z europejskim systemem satelitarnym Galileo, jak i amerykańskim GPS. Cały system elektroniczny zarządzany jest przez 32-bitowy procesor nawigacyjny AGAT, który również został opracowany przez naukowców IMiO PW.

Przed zespołem z Politechniki Warszawskiej stoi teraz ważne zadanie zintegrowania w jednej strukturze krzemowej tych trzech układów scalonych tworzących odbiornik. W rezultacie ma powstać jeden chip o wymiarach 5 na 5 mm (wraz z obudową SMD: 8 na 8 mm), który będzie na tyle mały i efektywny energetycznie, by można było go montować w przenośnych urządzeniach nawigacyjnych. Dużym plusem ma być także przystępna cena.
- Na rynku jest pewna nisza, w którą chcemy wejść z naszym projektem, a niedługo produktem. Zamierzamy wypełnić tę przestrzeń pomiędzy mało precyzyjnymi tanimi zintegrowanymi rozwiązaniami do nawigacji satelitarnej, a bardzo drogimi produktami profesjonalnymi – mówi dr inż. Tomasz Borejko, zastępca kierownika projektu i prezes ChipCraft Sp. z o.o., spółki spin-off Politechniki Warszawskiej, która zajmuje się komercjalizacją badań prowadzonych na PW. Dr Borejko wyjaśnia, że obecnie dostępne są dwie główne grupy urządzeń nawigacyjnych. Pierwsza, która umożliwia wyznaczanie pozycji z dokładnością od kilkunastu do kilku metrów, oparta jest o chipy nawigacyjne pracujące na jednej częstotliwości (L1 w przypadku GPS i/lub E1 w przypadku Galileo). Niezbyt wysoka dokładność niespecjalnie przeszkadza przeciętnemu użytkownikowi aplikacji w smartfonie czy kierowcy samochodu podczas korzystania z mapy, za to cena takiego nawigacyjnego układu scalonego to zaledwie kilka dolarów. Koszt scalaka i zarazem całego urządzenia gwałtownie rośnie, gdy potrzebna jest większa precyzja wskazań. Profesjonalni użytkownicy np. z branży kartografii, geodezji czy chociażby firmy, które chcą pozycjonować statki w porcie wymagają odbiorników pracujących na dwóch częstotliwościach, co pozwala na wprowadzanie różnego rodzaju korekt (np. poprawek jonosferycznych) i używanie bardziej zaawansowanych, fazowych metod pomiaru. Wówczas można uzyskać precyzję pozycjonowania nawet rzędu 20 cm.

- Takich profesjonalnych odbiorników nie ma jeszcze w postaci układów scalonych – nie widziałem, żeby jakikolwiek producent oferował rozwiązanie mniejsze niż karta kredytowa, o grubości, powiedzmy, od pół do centymetra. Modułów tej wielkości nie da się zintegrować w małych urządzeniach. Problemem jest także energochłonność – nawet jeśli w ogóle uda się zaimplementować zasilanie bateryjne, urządzenie działa bardzo krótko. No i oczywiście pozostaje wysoki koszt modułu, rzędu nawet kilkuset dolarów – opowiada Tomasz Borejko. I tu właśnie pojawia się miejsce dla odbiornika opracowanego w IMiO PW, który dzięki niewielkim rozmiarom i cenie na poziomie kilkunastu, ewentualnie kilkudziesięciu dolarów umożliwi wprowadzenie precyzyjnego nawigowania do masowych zastosowań.

Jak podkreśla Witold Pleskacz, ostateczna specyfikacja docelowego układu scalonego może być różna, w zależności od konkretnych potrzeb danego odbiorcy. – Naszym celem jest umieszczenie w jednej strukturze krzemowej bloków radiowych i analogowo-cyfrowych, pracujących na dwóch pasmach L1/E1 i L5/E5 oraz integracja chipsetu z procesorem aplikacyjnym, który służy do wyznaczania pozycji na podstawie pozyskanych danych – mówi Witold Pleskacz. – W zależności od życzeń klienta, układ mógłby być bardziej lub mniej zminiaturyzowany. Trzeba bowiem wziąć pod uwagę wymagane parametry techniczne odbiornika, takie jak: dokładność, pobór mocy i szybkość aktualizacji położenia. Do tego dochodzi jeszcze czynnik ekonomiczny, czyli uwzględnienie skali produkcji, a co za tym idzie odpowiedniej technologii – dodaje nasz rozmówca.

Witold Pleskacz zwraca także uwagę na zalety, jakie przyniesie zintegrowanie z odbiornikiem polskiego 32-bitowego procesora aplikacyjnego AGAT. – Wbudowany procesor mógłby działać nie tylko jako jednostka obliczeniowa, która ustala pozycję, ale pełnić funkcję mikrokontrolera kompletnego systemu. Klient miałby opcję wgrywania aplikacji sterujących całym urządzeniem nawigacyjnym i nie byłoby potrzeby montowania w tym celu dodatkowego procesora. W efekcie urządzenie końcowe byłoby prostsze, tańsze, szybsze do wdrożenia i bardziej niezawodne – wyjaśnia Witold Pleskacz.

Spektrum zastosowań rozwiązania opracowywanego przez polskich badaczy jest bardzo szerokie. – Mamy odzew od sporej grupy przedsiębiorców zainteresowanych zastosowaniem naszego odbiornika np. do pozycjonowania taboru kolejowego, monitorowania osób zagrożonych zawałem czy z innymi problemami zdrowotnymi, monitorowania floty samochodowej, w precyzyjnym rolnictwie, awionice samolotów ultralekkich, bezzałogowych statkach powietrznych (dronach) czy też do monitorowania poziomów zbiorników retencyjnych, bowiem trzeba pamiętać, że dzięki naszemu odbiornikowi można wyznaczać nie tylko współrzędne geograficzne, ale też wysokość – mówi Tomasz Borejko.

- Kiedy zaczynaliśmy prace na projektem nawigacyjnym, wyniesione były zaledwie 2-3 satelity systemu Galileo, więc działaliśmy z dużym wyprzedzeniem. Układ odbiornika ma być gotowy do produkcji wielkoseryjnej w 2018 roku, czyli jeszcze zanim Galileo będzie w pełni operacyjny, co jest planowane na 2020 rok – mówi Witold Pleskacz. – Na tym rynku układów nawigacyjnych jest silna konkurencja. Co prawda w Polsce jesteśmy jedyni, ale wielu światowych producentów również pracuje nad podobnymi projektami, więc niezwykle istotne jest, byśmy z komercjalizacją naszego odbiornika wstrzelili się w odpowiednie zapotrzebowanie, w odpowiednim czasie. Nie chcemy wchodzić w coś, co jest już masowe, ale jeśli zaczniemy od niszy, to w przyszłości ta nisza może stać się standardem – dodaje kierownik projektu.

Witold Pleskacz zauważa, że przy wyborze projektu istotnym czynnikiem był fakt, że działalność w obszarze nawigacyjnym jest silnie wspierana przez Unię Europejską. Europejski system satelitarny Galileo jest w trakcie wdrażania i co prawda nie zapewnia jeszcze pokrycia pełnego obszaru globu, bo z zaplanowanych 30 satelitów na orbicie jest kilkanaście, ale udostępnia już podstawowe usługi (tzw. open services umożliwiające pozycjonowanie). Plusem Galileo, w porównaniu z rozpowszechnionym obecnie amerykańskim GPS, jest fakt, że Galileo powstaje jako system całkowicie cywilny. Zarządza nim GSA, czyli agenda powołana do tego celu przez Komisję Europejską. Warto także zwrócić uwagę na inną zaletę europejskiego systemu, który w sygnale przesyła informację na temat pewności precyzji, mówiąc w skrócie: odbiornik otrzymuje informację o tym, czy pozycja wyznaczona z danych satelitów jest na tyle wiarygodna, by pokazać ją użytkownikowi. Nie bez znaczenia jest fakt, że w przyszłości można liczyć na współpracę pomiędzy Stanami Zjednoczonymi a UE w sprawie wzajemnego uzupełniania się tych systemów.

Obecnie naukowcy szukają źródeł dofinansowania, które umożliwią dokończenie prac badawczo-rozwojowych. Jedną z opcji jest kontynuacja projektu na Politechnice Warszawskiej, na zasadzie projektu wdrożeniowego. Wówczas pewne prace struktur testowych byłyby realizowane na PW, a wdrożenie realizowałaby spółka ChipCraft. Badacze liczą też na pozyskanie kapitału zewnętrznego np. ze strony funduszy typu venture lub zalążkowych oraz od inwestorów prywatnych. – Prowadzimy wstępne rozmowy z kilkoma instytucjami finansowymi, które są skłonne zainwestować pieniądze w ten projekt oraz wspomóc ChipCraft w rozwoju kontaktów b2b z firmami, które tworzą urządzenia z użyciem układów scalonych do nawigacji. Dążymy też do tego, by z naszym produktem wyjść na rynek globalny – mówi Tomasz Borejko.

---
Rozmówcami evertiq.pl byli:

dr hab. inż. Witold Adam Pleskacz, który pracuje w Instytucie Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej, jest profesorem nadzwyczajnym w Zakładzie Metod Projektowania w Mikroelektronice oraz pełni funkcję kierownika zespołu badawczego ADEC zajmującego się projektowaniem specjalizowanych układów i systemów scalonych.

dr inż. Tomasz Borejko, który pracuje w Instytucie Mikroelektroniki i Optoelektroniki, gdzie zajmuje stanowisko adiunkta w Zakładzie Metod Projektowania w Mikroelektronice. Dr Borejko jest też prezesem firmy ChipCraft, spółki spin-off Politechniki Warszawskiej, powołanej w celu komercjalizacji badań naukowych prowadzonych na PW.

Projekt rozwojowy NCBiR „Bloki dwusystemowego, scalonego odbiornika sygnałów nawigacji satelitarnej GALILEO i GPS w technologii nanometrowej CMOS do dokładnego pozycjonowania obiektów przenośnych” realizowany był w latach 2011-2014 przez Politechnikę Warszawską, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych. Kierownik projektu: prof. nzw. dr hab. inż. Witold Pleskacz, Instytutu Mikroelektroniki i Optoelektroniki PW.

Komentarze

Zauważ proszę, że komentarze krytyczne są jak najbardziej pożądane, zachęcamy do ich zamieszczania i dalszej dyskusji. Jednak komentarze obraźliwe, rasistowskie czy homofobiczne nie są przez nas akceptowane. Tego typu komentarze będą przez nas usuwane.
reklama
reklama
reklama
reklama
Załaduj więcej newsów
December 08 2016 23:17 V7.6.3-2