Защо GNSS за eMobility трябва да балансира прецизност, цена, консумация и размери
Системите за глобално сателитно позициониране (GNSS) осигуряват добре приет и широко използван начин за точно определяне на местоположението. На тяхна основа се базират услуги за навигацията и проследяването на стоки и активи и с вече инсталирани милиарди устройства за GNSS, те са вече широко разпространени.
GNSS приложенията обаче са разнообразни и намирането на подходящо решение за разнородните изкисквания към тях е предизвикателство.
В приложенията за eMobility, доставчиците на споделени електрически превозни средства трябва внимателно да балансират точността, разходите, консумацията на енергия и размерите на GNSS модула, за да се гарантира, че те избират оптималното решение.
Често GNSS технологията сама по себе си не е достатъчна, за да определи точно местоположението на малки превозни средства като електрически скутери, така че разработчиците на такива приложения обикновено допълват GNSS с допълнителни сензори и алгоритми за постигане на задоволителни резултати.
eMobility
Пазарният дял на микро-мобилноста в Китай, Европа и САЩ може да се разшири от $300 до $500 милиарда до 2030 година.
eMobility обхваща електрическите автомобили/камиони и обществения транспорт в допълнение към споделеното придвижване както и услуги за наемане като тези от Uber и Lyft плюс решения за микро-мобилност като eBikes, eScooters и eSkateboards от компании като Bird, Lime и Didi, които също се предлагат от Uber и Lyft. В допълнение, новите типове превозни средства, като например роботите за доставка на „последната миля“, са изправени пред същите предизвикателства като пазара на микро-мобилност.
Консултантската фирма McKinsey & Company съобщава, че заинтересованите страни вече са инвестирали повече от $ 5,7 милиарда в стартъпи в областта на микро-мобилността от 2015 г., като над 85% от тях са насочени към Китай. Фирмата прогнозира огромен интерес към такъв тип услуги, (вижте диаграмата) , тъй като потребителите разпознават микро-мобилността като по-бърз вариант от пътуванията с кола и те се наслаждават на свободата на пътуване на чист въздух.
GNSS предизвикателства в сегмента eMobility
Всички услуги успяват или се провалят въз основа на клиентското преживяване, което предоставят. То започва веднага с първото взаимодействие с услугата, така че първото предизвикателство на eMobility е да направи автомобила лесен за намиране. Доставчиците на споделени автомобили са доказали, че това може да бъде удобно и просто, но автомобилите са големи и скъпи което позволява използването на по-скъпи GNSS модули, предлагащи повече възможности, в сравнение с електрическите скутери, които обикновено струват 400 долара примерно. По-малкият размер на електрическите велосипеди и скутери е допълнителна пречка пред възможността за действително намиране на местоположението им на първо място. Те лесно могат да бъдат скрити между паркирани автомобили, зад дървета или замаскирани от други предмети на улицата. Така липсата на пряк изглед към сателитите, причинена от дълбоките градски каньони, лошото време или паркирането в гаражи се явява значително предизвикателство пред всеки GNSS модул в осигуряването на точна позиция. Това се дължи на ефекта multipath, който най-често се наблюдава при работа в градска среда и способства за деградиране на точността. Предизвикателството за намирането на устройства засяга и доставчиците на услуги. Ако доставчиците на споделено придвижване не могат да намерят техните превозни средства, те не могат да ги поддържат, да зареждат батериите или да ги преместват в районите с най-голямо потребление. Това коства на доставчиците на услуги загубено работно време, както и увеличава престоя на превозни средства.
Регулацията при тези услугите е следващият проблем. Използването на наети електрическите велосипеди и скутери се разраства бързо и това предизвиква безпокойство в градските власти, които търсят начини да ограничат използването им на тротоари.
Ограничаването на за движение по тротоари е значително предизвикателство за eMobility поради нуждата от изключително точно разграничаване между пътища и тротоари. Начинът за справяне с тази задача е предизвикателство пред доставчиците на eScooter услуги.Макар че те имат възможност да подават аларми или дори да изключват електродвигателя, невярното задействане ще се отрази негативно на потребителското изживяване. Следователно точността на позициониране ще стане жизненоважна съвсем скоро когато ограничението за движение по тротоари ще се превърне в регулаторно изискване. Ролята на GNSS позиционирането, разширена с допълнителни технологии за позициониране ще се окаже изключително важна.
Подобно е и предизвикателството пред geofencing технологията за предотвратяване на навлизането на превозни средства в неоторизирани зони. Някои градове са одобрили използването на eScooters, докато други не са, така когато eScooter напусне чертите на града, той трябва да бъде спрян и влизането му в съседния град, където използването му е забранено да бъде предотвратено. Този проблем също засяга и конкретни райони на един град. В Лос Анжелис например, eScooters не са позволени за използване в района на пристанището Санта Моника, но хората нарушават тази забрана непрекъснато. Градските власти искат да ограничат това, така че доставчиците на мобилност трябва да вземат решение за да започнат технологично ограничение чрез geofence зона забраняваща движението в чертите на кея.
Колкото повече сателити могат да видят eScooter, толкова по-добра е ефективността на GNSS решението. Достъп до добър GNSS сигнал от множество системи и спътници в допълнение към увеличен брой канали за паралелна обработка е задължително.
Майк Хортън от HYFIX, доставчик на решения за позициониране на пазара на eMobility, се е сблъсквал с всички тези предизвикателства. „Моят личен опит с eBikes отразява точно проблемите споделяни от клиенти за трудностите около намирането на велосипеда“, казва той. „Често местоположението, посочено в приложението е двусмислено или неправилно, така че превозното средство не може да бъде намерено лесно“. „Общините вече търсят начини да налагат ограничения за това къде хората могат да ползват тези превозни средства“ добавя той. „Затова точното предупреждаване на потребителите за одобрени и неодобрени площи ще бъде жизненоважно. Объркването на теза зони ще бъде нарушение и в крайна сметка би могло да създаде проблеми с властите. Може би най-голямото предизвикателство е естеството на тези превозни средства. Те често са използвани в трудни условия за приемане на добър сигнал - до сгради и под мостове. GNSS антената е с много малки размери и човешкото тяло може напълно да я закрие. Вибрацията при движение също се отразява негативно върху ефективността на GNSS на типичен скутер. По този начин е изчислено, че при eScooter или eBike GNSS модулът може да има видимост едва до 50-60% от спътниците, в сравнение с такъв монтиран в автомобил на същото местоположение“.
Решението за eMobility
В перфектни условия, когато небето е ясно и няма препятствия по пътя, позиционирането на eScooter чрез GNSS може да бъде изключително точно. Въпреки това, перфектни условия рядко съществуват и следователно превозните средства в клас микро-мобилност трябва да разчитат допълнителни методи за увеличаване на GNSS точността. Dead reckoning (DR) технологията решава много от проблемите комбинирайки информация за скоростта на колелото, данните от устройство за измерване на инерцията (IMU) – обикновено това са акселерометър и жироскоп с информация от GNSS приемника. Точността на позиционирането може да се повлияе от странични фактори като промяна в налягането в гумите, вибрации на пътя и атмосферни разлики, като всички те могат да повлияят на представянето на DR алгоритъма в GNSS. DR технологията се оказва изключително подходяща за eMobility и осигурява огромни подобрения при позиционирането в дълбоки градски каньони като тези във финансовия квартал на Сан Франсиско на диаграмата. Данните за придвижването при теста показват видимото подобрение спрямо самостоятелния L1 + L5 GNSS приемник в зелен цвят и на L1 + L5 GNSS приемник с DR алгоритъм в лилав цвят, което представлява 10-кратно подобрение в точност на местоположението.
LC79D GNSS модул
LC79D е L1/L5 дву-бандов, мулти-системен GNSS приемник, който предлага ултра миниатюрен форм фактор с размери 10.1mm × 9,7 мм × 2,4 мм, което го прави идеален за приложение в дизайни с ограничени пространства като превозни средства eMobility. LC79D е най-добрият в класа си от ценова гледна точка, производителност и ниска консумация на енергия, което го прави перфектно и уникално решение за позициониране.
Той може да комбинира сигнали от системите за сателитно позициониране GPS, Galileo и QZSS в двата обхвата L1 и L5 едновременно. Допълнително в обхват L1, LC79D може да работи с GLONASS и Beidou и системата IRNSS в L5 обхвата. Наличието на два обхвата L1/L5 предлага огромно разнообразие и избор на сателитни сигнали дори в най-трудните за приемане места.
За разлика от GNSS модулите разчитащи само на L1обхват, модулът LC79D добавя L5 обхват, който значително увеличава броя на наличните сателити, подобрява точността на позицията и помага за преодоляване на multipath ефекта. Данните на диграмата сравняват проследяването на ефективността в позиционирането между приемник само с L1 обхват в червен цвят, двубандов L1/L5 приемник в зелен цвят и комбиниран L1/L5/DR в лилав цвят, на която ясно се виждат предимствата на последния.
„Ако имате нужда от много висококачествен компонент, за постигне на точност, то точно такъв е LC79D GNSS модула от Quectel, който заедно със софтуера от HYFIX работи невероятно добре, ” казва Хортън. „Можем да следим маршрута 10-15 минути през много трудни условия за GNSS приемане в град и LC79D поддържа точност под 10 метра - това е идеалното решение."
Допълнителна стойност за доставчиците на eMobility, носи GNSS чипсет-а базиран на 28nm технологичен процес, притежаващ технология за управление на консумацията, която позволява балансирането межди двата параметъра - ниска консумация и точно позициониране. Това прави модула подходящ за системи, чувствителни към консумацията и работа с батерийно захранване използвани в eMobility.
Заключение
LC79D дава допълнителни възможности за eMobility индустрията и най-вече за тези, които се занимават с микро-мобилност, за да впрегнат синтеза на данни от различни сензори в много малък форм-фактор при ниска цена и несравнима точност. LC79D е в масово производство и Комет Електроникс предлага мостри и комплекти за разработка. Модулът предлага L1 и L5 обхвати като уникален баланс за преодоляване на разликата между базовите GPS модули и много скъпия висок клас GNSS системи, които са едновременно нерентабилни и твърде мощни за използване в eMobility.
„Сигурен съм, че това е най-малкото, най-евтиното и най-доброто решение на това ниво “, заключава Хортън.
За да научите повече за портфолиото на GNSS на Quectel, моля, посетете страниците за GNSS в нашия каталог.
За поръчка на мостри и комплекти за разработка, моля свържете се с нашия отдели за продажби: [email protected]