سایت اختصاصی سید محمد ایازی

واحد خبر: ماهواره‌های مسیریابی مختلف این روزها به تعداد زیاد گرداگرد زمین حضور دارند و جدا از سیستم‌های قدیمی‌تری مثلGPS وGLONASS از آمریکا و روسیه حالا نسخه‌های جدیدتری از کشورهای مختلف از جمله سیستمGalileo اتحادیه اروپا،BDS چین وQZSS ژاپن نیز به این جمع افزوده شده‌اند. این سیستم‌ها که همگی آنها را می‌توان زیر مجموعه سیستم‌های ماهواره‌ای مسیریابی جهانی یاGNSS 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.

برای فهم نحوه عملکرد این چیپ جدید نخست باید تصویری از سیستم‌های فعلی مسیریابی حاضر در گوشی‌های موبایل به دست بیاوریم. GPS و دیگر پلتفرم‌هایGNSS (سیستم‌های ماهواره‌ای مسیریابی جهانی) از جملهGalileo، GLONASS وQZSS، 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 سیگنالL1 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 سیگنالL1، سیگنال پیچیده‌تری به نامL5 نیز در فرکانسی متفاوت ارسال می‌شود که تا به امروز در گوشی‌های موبایل کاربردی نداشت اما درBCM47755 قرار است از هر دو سیگنالL1 وL5 به صورت همزمان برای مسیریابی استفاده شود.

چیپ جدید برادکام در وهله نخست با سیگنالL1، اصطلاحا با ماهواره قفل می‌شود و سپس موقعیت مکانی محاسبه شده اولیه را با سیگنالL5 به طور دقیق تصحیح می‌کند. در این محاسبه، سیگنالL5 برL1 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 یاSignal 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.

این مشکل در مورد سیگنال‌هایL5 در چیپ جدید برادکام بسیار کم‌رنگ‌تر است چرا که به دلیل کوتاه بودن بیش از اندازه این سیگنال‌‌ها، همپوشانی یاoverlap 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 سیگنالL5 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 چیپBCM47755 شرکت برادکام را می‌توان نخستین چیپ مسیریابی عرضه شده برای مصرف‌کننده‌گان نهایی نامید که از هر دو سیگنالL1 وL5 بهره می‌برد.

مانوئل دل کاستیو(Manuel del Castillo) مدیر بازاریابی محصولاتGNSS در شرکت برادکام، علت اجرایی شدن این پروژه در حال حاضر را به حضور ماهواره‌های کافی با سیستمL5 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 تعبیهBCM47755 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 معماریbig.LITTLE شرکتARM استفاده شده که در آن یک هسته ضعیف‌ترCortex M-0 کارهای سبک‌تر و عادی را انجام داده و هسته قوی‌تر اما پر مصرف‌ترCortex M4 نیز برای کارهای سنگین‌تر (فقط در صورت لزوم) به کار می‌آید.

چیپ‌ستBCM47755 برادکام تنها فعالیت صورت گرفته در زمینه افزایش دقت مسیریابی در دیوایس‌های کاربران نبوده و پیش از این شرکت‌های بوش، GEO++، میتسوبیشی الکتریک وU-blox نیز با تشکیل اتحادی به نامSapcorda Services در ماه آگوست تلاش برای رسیدن به دقت مسیریابی سانتی‌متری را آغاز کردند. شیوه عملکردSapcorda البته با چیپ برادکام متفاوت بوده و در آن از کمک ایستگاه‌های زمینی برای تصحیح سیگنال‌هایGPS وGalileo در زمان اختلالات اتمسفری استفاده می‌شود.  

منبع: Broadcom