معرفی چیپ مسیریابی برادکام برای گوشی‌های موبایل با افزایش دقت از 5 متر به 30 سانتی‌متر

تاریخ : 1396/7/5        نویسنده: آرش افراسیابی
برچسب‌ها : جی پی اس GPS ، مسیریابی ، نقشه ، گوشی هوشمند Smartphone

واحد خبر mobile.ir : ماهواره‌های مسیریابی مختلف این روزها به تعداد زیاد گرداگرد زمین حضور دارند و جدا از سیستم‌های قدیمی‌تری مثل GPS و GLONASS از آمریکا و روسیه حالا نسخه‌های جدیدتری از کشورهای مختلف از جمله سیستم Galileo اتحادیه اروپا، BDS چین و QZSS ژاپن نیز به این جمع افزوده شده‌اند. این سیستم‌ها که همگی آنها را می‌توان زیر مجموعه سیستم‌های ماهواره‌ای مسیریابی جهانی یا GNSS قلمداد کرد تا پیش از این در نسخه‌‌های معمول و رایگان در اختیار کاربران از دقتی حداکثر در حد 5 متر برخوردار بوده و برای کاربری‌های دقیق‌تر و مسیریابی در محیط‌های شهری با آسمان‌خراش‌های متعدد گه‌‌گاه با مشکل روبرو می‌شدند. شرکت برادکام به تازگی چیپ مسیریابی تازه‌ای را معرفی کرده است که این دقت را از 5 متر به تنها 30 سانتی‌متر کاهش می‌دهد.

Introducing Broadcom BCM47755 Dual Frequency Location Hub

در جریان کنفرانس ION GNSS+ که 21 سپتامبر 2017 (30 شهریور 1396) در شهر پورتلند ایالت اورگان آمریکا انجام شد شرکت برداکام از نسل تازه‌ای چیپ‌های مسیریابی خود خبر داد که با استفاده از سیگنال‌های جدید ماهواره‌ای دقتی تا حد 30 سانتی‌متر را در اختیار نسل بعدی گوشی‌های هوشمند قرار می‌دهند. به گفته برادکام این چیپ‌، نه‌تنها در شهرهای شلوغ و در میان ساختمان‌‌های بتنی به خوبی به فعالیت خود ادامه می‌دهد بلکه در مقایسه با نسل فعلی، مصرف انرژی آن نیز به نصف کاهش پیدا کرده است. Broadcom BCM47755 به گفته شرکت سازنده در طراحی برخی از گوشی‌های سال 2018 تعبیه شده است اما این شرکت هنوز به طور دقیق به اسامی این گوشی‌ها اشاره‌ای نکرده است.

برای فهم نحوه عملکرد این چیپ جدید نخست باید تصویری از سیستم‌های فعلی مسیریابی حاضر در گوشی‌های موبایل به دست بیاوریم. GPS و دیگر پلتفرم‌های GNSS (سیستم‌های ماهواره‌ای مسیریابی جهانی) از جمله Galileo، GLONASS و QZSS، در حال حاضر برای تعیین موقعیت دستگاه دریافت‌کننده (در اینجا گوشی موبایل) از محاسبه فاصله دستگاه تا سه یا چهار ماهواره مسیریابی استفاده می‌کنند. در این میان همه ماهواره‌های مسیریابی حتی قدیمی‌ترین آنها نیز که هنوز در حال فعالیت هستند پیغامی را به نام سیگنال L1 به سمت دستگاه گیرنده ارسال می‌کنند که شامل محل ماهواره، زمان و یک الگوی امضای شناسایی است؛ در دستگاه‌‌های گیرنده (نظیر گوشی‌های موبایل) با استفاده از این سیگنال‌ها و محاسبه زمان مورد نیاز برای رفت و برگشت سیگنال از ماهواره به دستگاه، فاصله دقیق دستگاه از هر ماهواره تعیین شده و بر پایه آن مسیریابی از روی نقشه قابل انجام خواهد بود. در ماهواره‌‌های نسل جدیدتر علاوه بر این سیگنال L1، سیگنال پیچیده‌تری به نام L5 نیز در فرکانسی متفاوت ارسال می‌شود که تا به امروز در گوشی‌های موبایل کاربردی نداشت اما در BCM47755 قرار است از هر دو سیگنال L1 و L5 به صورت همزمان برای مسیریابی استفاده شود.

Introducing Broadcom BCM47755 Dual Frequency Location Hub

چیپ جدید برادکام در وهله نخست با سیگنال L1، اصطلاحا با ماهواره قفل می‌شود و سپس موقعیت مکانی محاسبه شده اولیه را با سیگنال L5 به طور دقیق تصحیح می‌کند. در این محاسبه، سیگنال L5 بر L1 برتری داشته و به خصوص در محیط‌های شهری تأثیر کمتری از تداخلات و سیگنال‌‌های بازتابی می‌پذیرد. سیگنال‌های ماهواره‌ای در محیط‌های شهری به دو گونه مختلف به دستگاه‌های گیرنده می‌رسند؛ در حالت اول این سیگنال‌ها به صورت مستقیم در دستگاه دریافت می‌شوند و در حالت دوم این سیگنال‌ها پس از برخورد به ساختمان‌ها و دیگر موانع و بازتاب یافتن در اختیار دستگاه گیرنده قرار می‌گیرند. سیگنال‌های بازتابی در این حالت طبیعتا اندکی دیرتر از سیگنال‌های مستقیم به دستگاه رسیده و اگر با سیگنال‌های مستقیم هم‌پوشانی (overlap) پیدا کنند تشکیل چیزی به نام قطره سیگنالی یا Signal blob را می‌دهند. برای حل این هم‌پوشانی (overlap)،‌ در دستگاه گیرنده، بالاترین حد یا پیک (peak) سیگنال‌های دریافتی به عنوان مبنای محاسبه مورد استفاده قرار می‌گیرد اما هرچه میزان هم‌پوشانی بیشتر باشد دقت سیگنال کمتر شده و در نتیجه محاسبه موقعیت کاربر نیز با دقت کمتری انجام می‌شود.

Introducing Broadcom BCM47755 Dual Frequency Location Hub

این مشکل در مورد سیگنال‌های L5 در چیپ جدید برادکام بسیار کم‌رنگ‌تر است چرا که به دلیل کوتاه بودن بیش از اندازه این سیگنال‌‌ها، همپوشانی یا overlap سیگنال‌های مستقیم و بازتابی بسیار بعید خواهد بود و هر سیگنال دیگری که بعد از سیگنال اولیه (که زودتر رسیده و دقیق و درست است) دریافت شود نادیده گرفته می‌شود. این چیپ همچنین از اطلاعات حاضر در سیگنال حامل برای افزایش هرچه بیشتر دقت نیز بهره می‌برد. در حالی که سیستم‌های مسیریابی با سیگنال L5 در حال حاضر در بازار وجود دارند اما مواردی از این دست عمدتا تنها به کاربری‌های صنعتی نظیر استخراج نفت و گاز محدود بوده و در دسترس همه‌گان قرار ندارد. از این رو چیپ BCM47755 شرکت برادکام را می‌توان نخستین چیپ مسیریابی عرضه شده برای مصرف‌کننده‌گان نهایی نامید که از هر دو سیگنال L1 و L5 بهره می‌برد.

Introducing Broadcom BCM47755 Dual Frequency Location Hub

مانوئل دل کاستیو (Manuel del Castillo) مدیر بازاریابی محصولات GNSS در شرکت برادکام، علت اجرایی شدن این پروژه در حال حاضر را به حضور ماهواره‌های کافی با سیستم L5 مرتبط دانسته و تعداد آنها را با احتساب ماهواره‌هایی که به صورت انحصاری بر فراز ژاپن و استرالیا حضور دارند، 30 عدد عنوان کرده است. به گفته دل کاستیو یک پنجره کوچک رو به آسمان در یک شهر نیز برای دیدن 6 یا 7 ماهواره از این سیستم کافی بوده که تعداد بسیار مناسبی ست و از همین رو امروز زمان مناسبی برای ارائه این محصول بوده است.

شرکت برادکام برای تعبیه این سیستم در گوشی‌های موبایل با محدودیت‌هایی نیز روبرو بوده که شاید بزرگ‌ترین آنها مسئله انرژی و محدودیت مصرف باتری باشد. برای حل این مشکل سه راه‌کار توسط این شرکت اندیشیده شده که شامل استفاده از لیتوگرافی ساخت کم‌مصرف‌تر 28 نانومتری، به‌کارگیری معماری جدید (و البته هنوز اعلام نشده) رادیویی و در نهایت طراحی یک هاب سنسور دو هسته‌ای کم مصرف می‌شود. به لطف این استراتژی، مصرف انرژی در این طراحی جدید، در مقایسه با چیپ‌های کم‌دقت‌تر پیشین برادکام تا 50 درصد کاهش یافته و بدین‌ترتیب شرایط ایده‌آلی برای تعبیه BCM47755 در گوشی‌های موبایل وجود دارد.

هاب سنسور یکی از عناصر اصلی این چیپ مسیریابی است که در آن اطلاعات خام از سنسورهای دستگاه دریافت شده و سپس تنها اطلاعات مورد نیاز پروسسور اسمارت‌فون در اختیار آن قرار می‌دهد. بدین‌ترتیب با کاهش فعالیت‌های پردازشی سیستم، در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌شود. برای نمونه هاب‌سنسور پس از آنکه از سمت شتاب‌سنج گوشی متوجه چرخش گوشی از عمودی به افقی شد تنها کلمه معادل افقی (در زبان ماشین) را به پروسسور ارسال می‌کند و چیپ‌ست اصلی را از تحلیل داده‌های پیچیده شتاب‌سنج معاف می‌کند. در ساخت هاب‌سنسور این مجموعه از معماری big.LITTLE شرکت ARM استفاده شده که در آن یک هسته ضعیف‌تر Cortex M-0 کارهای سبک‌تر و عادی را انجام داده و هسته قوی‌تر اما پر مصرف‌تر Cortex M4 نیز برای کارهای سنگین‌تر (فقط در صورت لزوم) به کار می‌آید.

Introducing Broadcom BCM47755 Dual Frequency Location Hub

چیپ‌ست BCM47755 برادکام تنها فعالیت صورت گرفته در زمینه افزایش دقت مسیریابی در دیوایس‌های کاربران نبوده و پیش از این شرکت‌های بوش، GEO++، میتسوبیشی الکتریک و U-blox نیز با تشکیل اتحادی به نام Sapcorda Services در ماه آگوست تلاش برای رسیدن به دقت مسیریابی سانتی‌متری را آغاز کردند. شیوه عملکرد Sapcorda البته با چیپ برادکام متفاوت بوده و در آن از کمک ایستگاه‌های زمینی برای تصحیح سیگنال‌های GPS و Galileo در زمان اختلالات اتمسفری استفاده می‌شود.  

منبع : Broadcom

تبلیغات

تبلیغات

سايمان ديجيتال
ایسام