USRP RIOに搭載されているGPSの世代とその実力

こんにちはドルフィンシステム福島です。

早いものでもう2021年も終わりそうです。

今年はコロナの影響なのか、11月末になっても新規開発のお問い合わせを頂いています。どうも各所の遅延が加算されてズレ込んできているようで、例年にはなくスタートが遅いプロジェクトがいくつもあります。

年度末の納品までに頑張って行きたいと思います。

USRP-RIOの2954等にはGPSDOが搭載されています。

このGPSはUSRPのFPGAと直結しているので、GPSから流れてくるNMEAをFPGA内部で処理することやGPS PPSと同期してデータの送受信が出来るなどがあります。

また、

• USRPの10MHz REFCLKがGPSDOの高精度クロックに同期する
• GPSがロックすると10MHz REFCLKが更に高い精度で駆動する
• PPSもGPSの精度で出力される

等の利点があります。

で、USRP起動時に流れてくるNMEAにはGPSDOのバージョン情報が含まれています。

それが以下。

$GPTXT,01,01,02,u-blox ag - www.u-blox.com*50
$GPTXT,01,01,02,HW  UBX-G60xx  00040007 FF5FFFFFp*51
$GPTXT,01,01,02,ROM CORE 7.03 (45969) Mar
$GPTXT,01,01,02,u-blox ag - www.u-blox.com*50
$GPTXT,01,01,02,HW  UBX-G60xx  00040007 FF5FFFFFp*51
$GPTXT,01,01,02,ROM CORE 7.03 (45969) Mar 17 2011 16:18:34*59
$GPTXT,01,01,02,ANTSUPERV=AC SD PDoS SR*20
$GPTXT,01,01,02,ANTSTATUS=DONTKNOW*33
$GPRMC,,V,,,,,,,,,,N*53

ログを見るとGPSDOに搭載されているGPSコントローラーは、u-blox製の2011年のものだと言うことが分かります。

世代的にはu-blox NEO-6かNEO-5と思われます。2021年現在の最新は第9世代なので、3～4世代前のGPSが搭載されているようですね。

この世代は、みちびきやbeidoにも対応していない(確か)のでロックまで時間が掛かります。

ちなみにアマゾンで1000円程度で安売りされているGPSは、古い世代のGPSコントローラーが搭載されていて精度に劣ります。少なくとも2021年現在であれば、第8世代の u-blox M8Tあたりが搭載されているGPSを購入するのがオススメです。

捕捉出来る衛星数の差

弊社保有の第9世代 u-bloxの"u-blox ZED-F9P"と比較してみます。
同じ場所に同じスペックのアンテナを並べて、受信を行いました。

USRPのGPS

USRPのGPSは捕捉衛星数9ヶで、良好は6ヶ。捕捉しているのはGPSのみ。

第9世代のGPS

第9世代は、21ヶの衛星、感度良好 13ヶ。3DでFixしています。
GPSに加え、GLONASS、Beidoも捕捉しています。

USRPと第9世代の差は、GPS以外のGLONASSやbeidoを捕捉しているかどうか。

世代が上がる毎に同時受信可能衛星数も向上しているので、ここが差が付いているようです。

捕捉しているGPSのみの比較

捕捉しているGPSで比較すると、USRPの方が捕捉GPS数は多いですね。

第9世代が劣っていると言うよりも、GPS処理能力をGLONASSやbeidoに使い切っているだけのような気がします。

FIXするまでの時間

同時に同一場所で動かしたGPSのNMEAログを見ると、FIXするまでの時間を比較できます。

GPGSAのNav modeの値がFixを表しています。

第9世代は、27秒で3D Fixしましたが、USRPは倍の61秒程度かかっています。

USRPはもっと時間がかかるかと思いましたが、意外と早かったです。

※各GPSをコールドスタートさせ、最初に記録されたUTC時間と各FIXした時間の差を計測。F9Pは、u-center→Receiver→Action→Cold Start。USRPは、FPGAリファレンス→インボークノード→ダウンロード。

まとめ

• USRP GPSDOのGPSコントローラーは、2011年の製品。
• 世代的にはu-blox NEO-6かNEO-5などの2～3世代前のもの
• USRP GPSDOは、GLONASSやbeidoに対応しておらず捕捉衛星数に劣る
• FIXまでの時間も第9世代と比較すると倍程度時間がかかる

以上、ドルフィンシステム福島でした。