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Zentimetergenauigkeit GPS- Ortung /GNSS - RTK erklärt
Einführung in GPS/GNSS auf Zentimeterebene
Denken Sie an den GPS/GNSS-Empfänger in Ihrem Mobiltelefon oder in Ihrem Auto: Dies ist ein sogenannter Standard-GPS-Empfänger (oder GNSS*-Empfänger). Die heute auf dem Markt erhältlichen Standard-GNSS-Empfänger haben eine Genauigkeit zwischen 2 und 10 Metern und das nur im Freien. Diese Genauigkeit hängt von der Qualität des Herstellers des GPS-Empfängers ab und davon, ob die Sicht zum Himmel nicht durch Objekte oder Gebäude blockiert ist. Unter perfekten Bedingungen können Sie höchstens eine absolute Genauigkeit von etwa 2 Metern erreichen.
*GNSS steht für Global Navigation Satellite Systems und umfasst nicht nur GPS, sondern auch andere satellitengestützte Positionierungssysteme wie z GLONASS, BeiDou, Galileo, QZSS...
Interessanterweise, wenn wir 2 GNSS-Empfänger nehmen und sie nebeneinander auf einem offenen Feld platzieren, haben beide den gleichen oben erwähnten 2-Meter-Fehler und in die gleiche Richtung! Dieser Fehler ist als Standard-GNSS-Fehler bekannt. Dank dieser Besonderheit ist es möglich, den relativen Abstand zwischen ihnen mit einer Genauigkeit von 1 cm zu berechnen. Wir haben also immer noch einen absoluten Fehler von 2 Metern, aber eine relative Genauigkeit von nur 1 Zentimeter.
Stellen Sie sich jetzt vor, wir installieren einen der beiden GNSS-Empfänger an einem festen, bekannten Ort mit zentimetergenauer Genauigkeit. Wir haben jetzt sowohl eine absolute Genauigkeit von 1 Zentimeter als auch eine relative Genauigkeit von 1 Zentimeter in der zweiten Einheit!
Aber diese Technik ist nicht neu. Es handelt sich um eine sehr alte Technologie namens Differential GNSS oder RTK GNSS (Real-Time Kinematic), die seit mehr als 20 Jahren zivilen Anwendungen eine Genauigkeit von 1 Zentimetern (RTK-Position) ermöglicht. In der RTK-Formulierung wird die statische Einheit als „Basisstation“ und die bewegliche Einheit als „Rover".
Was ist also neu? Ich habe auch gehört, dass es sich um eine sehr teure Technologie handelt und dass man eine Schulung benötigt, um sie richtig zu nutzen?“
"Nicht mehr :)"
At ArduSimple Wir versuchen, die GNSS-RTK-Technologie einfach, erschwinglich und für jedermann zugänglich zu machen. Mit einer Reihe von Starterkits, Tutorials und OEM-Produkten ermöglichen wir unseren Kunden:
- Testen Sie die Technologie und glauben Sie, dass es möglich ist, eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu erschwinglichen Kosten zu erreichen.
- Beschleunigen Sie ihre Projekte und Produkte dank unserer Plug-and-Play-Entwicklungsplatinen und Starterkits.
- Erstellen Sie Produkte und Lösungen dank unseres Supports, schlüsselfertigen Services und vorkonfigurierten OEM-Produkten.
"Also, wie kann ich anfangen?"
Der GNSS RTK-Empfänger
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RTK starter kits
simpleRTK2B - Basic Starter Kit
Aus 211,00€ Wählen Dieses Produkt hat mehrere Varianten. Die Optionen können auf der Produktseite ausgewählt werden
RTK-Korrekturen
RTK-Korrekturen sind die Informationen, die von der „Basisstation“ an die „Rover“, also die „Rover” kann seine Position auf Zentimeterebene berechnen. Die Sprache/das Protokoll, das zum Senden dieser Informationen verwendet wird, heißt RTCM (Radio Technische Kommission für maritime Dienste). Manchmal liest man von RTK-Korrekturen und RTCM-Korrekturen, aber das ist im Grunde dasselbe. Um diese RTK-Position zu berechnen, müssen beide Empfänger mehr oder weniger dieselben Satelliten sehen. Aus diesem Grund sind die RTCM-Korrekturen nur bis zu einer Entfernung von 35 km von der Basisstation gültig (manche sagen 25 km, manche 50 km, die genaue Zahl hängt von der Qualität der Antenne und des Empfängers ab). Es ist auch nützlich zu wissen, dass die Korrekturen einer Basisstation von beliebig vielen verwendet werden können. rovers wie möglich, solange sie sich innerhalb dieser 35 km-Reichweite von der Basisstation befinden. Das wäre ein Multirover Konfiguration.
Was passiert, wenn Sie über diese 35 km von der Basisstation hinausgehen? Dass es nicht mehr möglich ist, eine Genauigkeit von 1 Zentimeter zu haben, und die Genauigkeit sich sehr schnell auf standardmäßige 2 Meter verschlechtert.
Senden von RTK-Korrekturen
RTCM/RTK-Korrekturen werden normalerweise einmal pro Sekunde gesendet. Und können über eine kabelgebundene serielle Kommunikation, eine drahtlose Verbindung oder ein IP-Netzwerk gesendet werden. Sehen wir uns die Unterschiede genauer an.
Kabelgebunden
Bei Einheiten, die sehr nahe beieinander liegen, können wir Kabel verwenden, um sie zu verbinden. Eine serielle Schnittstelle (TTL, RS232) reicht aus.
Wireless
Um größere Entfernungen zu überbrücken, benötigen wir eine drahtlose serielle Kommunikation. Aus diesem Grund haben wir unseren RTK-Empfängern eine Buchse (wir nennen sie XBee-Buchse) hinzugefügt, sodass eine kabelgebundene oder drahtlose Kommunikation zwischen Basis und rover wäre eine Plug-and-Play-Aufgabe.
Um es noch einfacher zu machen, haben wir ein paar Starter-Kits entwickelt, um dieses Setup zu testen:
- Bis zu 10 Meter zwischen Basis und rover, kannst du mit 2x machen Grundlegende Starter-Kits.Die im Kit enthaltenen GNSS-Antennen haben 5-Meter-Kabel. Zusätzlich können Sie diesen Abstand auf bis zu 20 Meter (10 Meter auf jeder Seite) erweitern, indem Sie unseren hinzufügen verlustarme HF-Kabel.
- Bis wenige hundert Meter, 1x Kit für mittlere Reichweite (MR).. Dieses Kit erlaubt nur einen rover für jede Basisstation.
- Bis auf wenige Kilometer, 1x Bausatz für lange Reichweite (LR). mit Multirover Fähigkeit.
- Bis zu 50 Kilometer, 1x eXtra lange Reichweite (XLR) Kit auch mit Multirover Fähigkeit.
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RTK starter kits
simpleRTK2B - Starter Kit XLR
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RTK starter kits
simpleRTK2B - Starter Kit MR
512,00€ Wählen Dieses Produkt hat mehrere Varianten. Die Optionen können auf der Produktseite ausgewählt werden -
RTK starter kits
simpleRTK2B - Starter Kit LR
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MR, LR und XLR radio Links benötigen eine HF-Sichtlinie zwischen Basis und rover um zu arbeiten. Schauen Sie mal vorbei unser Beitrag über visuelle Sichtlinie vs. RF-Sichtlinie um dieses Konzept zu verstehen.
Wenn Sie Probleme haben, die Sichtlinie zwischen der Basis und dem zu gewährleisten rovers, schauen Sie sich diesen Artikel an: Freigeschaltete Funktion: Verwenden Sie Ihr LR/XLR radio als Repeater. Aber Sie werden sehen, dass auch Repeater einige Einschränkungen haben, oder wenn Sie mehrere Basisstationen benötigen, diese Art von radio Technologie ist nicht für Sie. In diesem Fall, oder wenn Sie nur zufällig IP-Zugang in der Basis und rover Standorte (Internet oder lokales Netzwerk) können RTK-Korrekturen auch über IP-Kommunikation gesendet werden.
Über ein IP-Netzwerk
In vielen Fällen ist ein IP-Netzwerk verfügbar (WiFi, Ethernet, 4G). Für diese Fälle wurde ein Protokoll entwickelt, das RTK-Korrekturen verteilt und NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol) heißt. Wir werden uns das im nächsten Abschnitt genauer ansehen.
Was ist NTRIP?
- NTRIP caster. Es handelt sich um einen Server, der RTK-Korrekturen von einer oder mehreren Basisstationen sammelt und verteilt unter Rovers.
- NTRIP-Server. Es handelt sich um eine einzelne physische RTK-Basisstation. Ihre Aufgabe besteht darin, RTK-Korrekturen an einen NTRIP zu senden. Caster, So dass die Caster kann sie an andere Kunden verteilen. In Netzwerken mit nur einer Basisstation ist es durchaus üblich, einen NTRIP-Server+ zu habencaster zusammen. In diesem Fall nur die caster Funktion konfiguriert ist.
- NTRIP-Client. Ein RTK-Empfänger, der RTK-Korrekturen empfangen möchte. RTK Rovers sind NTRIP-Clients.
Unser simpleRTK2B Boards haben keine IP-Schnittstellen (Ethernet, WLAN usw.) und verstehen das NTRIP-Protokoll nicht. Sie benötigen jemanden von außen, der von NTRIP in RTCM und umgekehrt konvertiert. Aus diesem Grund haben wir eine Reihe von Zubehör entwickelt, um NTRIP in unseren Boards zu aktivieren:
- Bluetooth: Verbinde deine simpleRTK2B Board über Bluetooth mit Ihrem Mobiltelefon verbinden. Ihr Telefon kann nun als NTRIP-Client (aber auch als Server oder caster).
- W-Lan: Wenn in Ihrer Nähe ein WLAN-Netzwerk verfügbar ist, schließen Sie das an WiFi NTRIP Master Zubehör und nutzen Sie Ihr Board als NTRIP-Client (aber auch als Server oder sogar Server+).caster).
- 4G NTRIP-Client: Lass dein simpleRTK2B Werden Sie überall dort zum NTRIP-Client, wo es Mobilfunkempfang gibt.
Alternativ können Sie auch Ihre anschließen simpleRTK2B Board über USB an einen PC oder ein Mobiltelefon anschließen und eine Anwendung auf Ihrem PC oder Mobiltelefon verwenden, um diese Konvertierung durchzuführen. Schauen Sie sich unsere Tutorial, um zu lernen, wie man eine Verbindung zu einem NTRIP herstellt caster. RTK-Korrekturdienste
Wir hoffen, dass Ihnen dies dabei geholfen hat, besser zu verstehen, was wir tun und was Sie benötigen, um RTK zu verwenden. Wenn Sie mehr lesen möchten, könnten Sie sich für unseren Tutorials. Wenn Sie nicht finden konnten, wonach Sie gesucht haben, und Sie noch Fragen haben, zögern Sie nicht kontaktiere uns, wir antworten immer!
