Miniaturisiertes Global Positioning System

GPS à la James Bond

Ein ultrakompaktes System mit GPS-Funktionalität, dabei stromsparend und preiswert, war bis vor kurzem noch Utopie. Mit dem GPS-SCK-M ist ein Entwicklungskit verfügbar, welcher diese Utopie Realität werden lässt.

Die Basis dafür ist das leistungsfähige Modul GPS-MS1, welches mit einer Grundfläche von nur 30 x 30 mm einen Rekord in der Miniaturisierung erreicht hat. Trotz der geringen Größe bietet es mit den technischen Daten Höchstleistungen:
• 12-Kanal Receiver mit SiRF-Chipsatz,
• Cold Start < 60 s, Hot Start < 6 s, Reacquisition Time 0,1 s,
• 3,3 V/150 mA (Dauerbetrieb) oder 18 mA (Positions-Update alle acht Sekunden).
Diese Werte beeindrucken besonders dann, wenn das Endgerät durch Batterien versorgt und möglichst kompakt werden soll.
Was wird für ein komplettes System außerdem noch benötigt? Eine GPS-Antenne und – je nach Anwendung – Anzeigen, Tasten, Sensoren. Bei einer herkömmlichen Entwicklung wird für die Ansteuerung der Peripherie ein Mikrocontroller eingesetzt, der jedoch zusätzlichen Platz- und Strombedarf benötigt. Warum sollte hier nicht die vorhandene leistungsfähige Hardware vom GPS-Modul genutzt werden? Bei dem GPS-MS1 stehen folgende Ressourcen frei zur Verfügung:
• Flash-Memory 5 Mbit,
• SRAM-Memory 10 kByte,
• ca. 30 Prozent Prozessorleistung vom Hitachi SH-1 (32 bit, 12 MHz),
• zwölf General Purpose I/O Ports (davon zwei als Interrupt konfigurierbar),
• zwei serielle Schnittstellen.
Die Verwendung dieser Hardware in eigenen Applikationen wird durch das µ-blox Software Customization Kit (GPS-SCK-M) ermöglicht. Es beinhaltet ein anschlussfertiges Evaluation Kit mit GPS-MS1, Antenne, Stromversorgung, Kabel, Dokumentation und Demosoftware. Zusätzlich findet sich hier eine Entwicklungsumgebung für den Hitachi SH-1, mit welcher ein eigener Programmcode in C oder C++ erstellt werden kann. Der Zugriff auf vorhandene Software-Routinen vereinfacht die Programmierung. Eine Kurzbeschreibung ist im Internet unter www.u-blox.ch verfügbar. Das GPS-SCK-M kostet inklusive Direkt-Support von µ-blox rund 3.500,- Euro und kann sich daher schon bei Geräteserien ab 1.000 Stück pro Jahr rentieren.

Forschungsprojekt „Taube“
Eine der ersten realisierten Anwendungen dient einem Forschungsprojekt: Das Flugverhalten von Brieftauben kann mit einem modifiziertem GPS-MS1 in einer bisher unerreichten Genauigkeit erforscht werden. Das auf dem Rücken der Taube befestigte Gerät besteht aus dem GPS-MS1 mit passiver Patchantenne und einer Lithium-Batterie. Der GPS-Receiver zeichnet die Flugdaten auf, indem er in regelmäßigen Intervallen die Positionsdaten im internen Flash-Speicher ablegt. Wenn die Taube ihr Ziel erreicht hat, werden die gesammelten Daten aus dem Modul heruntergeladen und können am PC dargestellt werden.
Die Erweiterung der Firmware des GPS-MS1 zum Datenlogger wurde von µ-blox mit Hilfe des GPS-SCK durchgeführt und ist inzwischen als Software-Option erhältlich. Weitere geplante Firmware-Erweiterungen sind die Implementierung einer CAN-Schnittstelle und die Ansteuerung eines GSM-Modems durch das GPS-Modul. Sich dadurch erschließende Möglichkeiten finden sich beispielsweise in der Fahrzeugüberwachung, im Flottenmanagement oder im Personenschutz.

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