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Precisione al centimetro GPS/GNSS - RTK spiegato
Introduzione al GPS/GNSS a livello centimetrico
Pensa al ricevitore GPS/GNSS del tuo cellulare o della tua auto: è quello che viene chiamato ricevitore GPS standard (o GNSS*). I ricevitori GNSS standard disponibili oggi sul mercato hanno una precisione compresa tra 2 e 10 metri e solo in condizioni esterne. Questa precisione dipende dalla qualità del produttore del ricevitore GPS e se la vista del cielo non è ostacolata da alcun oggetto o edificio. In condizioni perfette, il massimo che puoi ottenere è una precisione assoluta di circa 2 metri.
*GNSS sta per Global Navigation Satellite Systems ed è una parola che include non solo il GPS ma anche altri sistemi di posizionamento basati su satellite come GLONASS, Beidou, Galileo, QZSS...
È interessante notare che se prendiamo 2 ricevitori GNSS e li mettiamo uno accanto all'altro in un campo aperto, entrambi avranno lo stesso errore di 2 metri sopra menzionato e nella stessa direzione! Questo errore è noto come errore GNSS standard. Grazie a questa particolarità è possibile calcolare con una precisione di 1 centimetro la distanza relativa tra di loro. Quindi abbiamo ancora un errore assoluto di 2 metri, ma una precisione relativa di appena 1 centimetro.
Immagina ora di installare uno dei due ricevitori GNSS in una posizione nota fissa con precisione centimetrica. Ora abbiamo sia la precisione assoluta di 1 centimetro che la precisione relativa di 1 centimetro nella seconda unità!
Ma questa tecnica non è nuova. Si tratta di una tecnologia molto antica chiamata GNSS Differenziale o RTK GNSS (Real-Time Kinematic), che da più di 20 anni consente in applicazioni civili di avere una precisione di 1 centimetro (posizione RTK). Nella dicitura RTK, l'unità statica è chiamata “Stazione base” e l'unità mobile è chiamata “Rover".
Allora cosa c'è di nuovo? Ho anche sentito che è una tecnologia molto costosa e che è necessario ricevere una formazione per usarla nel modo giusto?"
"Non più :)"
At ArduSimple cerchiamo di rendere la tecnologia GNSS RTK semplice, conveniente e accessibile a tutti. Con una serie di starter kit, tutorial e prodotti OEM, consentiamo ai nostri clienti di:
- Testare la tecnologia e credere che sia possibile ottenere una precisione di livello centimetrico a un costo accessibile.
- Accelera i loro progetti e prodotti, grazie alle nostre schede di sviluppo plug and play e agli starter kit.
- Crea prodotti e soluzioni, grazie al nostro supporto, servizi chiavi in mano e prodotti OEM preconfigurati.
"Allora come posso iniziare?"
Il ricevitore GNSS RTK
Per prima cosa abbiamo bisogno di un ricevitore GNSS in grado di calcolare le posizioni RTK, come simpleRTK2B. Un ricevitore GNSS standard non ha potenza di calcolo sufficiente per RTK.
In secondo luogo, abbiamo bisogno di un'ottima antenna GNSS simpleANT2B. Non possiamo usare una tradizionale antenna GNSS "economica", perché abbiamo bisogno di ricevere un segnale di alta qualità, così possiamo davvero misurare gli errori GNSS. Inoltre, dobbiamo dimenticare di usare l'RTK GNSS in tasca o vicino alla finestra: l'RTK GNSS funziona solo con una visuale libera del cielo (le nuvole vanno bene, gli alberi e gli edifici ostruiscono completamente i segnali GNSS). Anche l'installazione dell'antenna diventa un argomento importante. Ti consigliamo di dare un'occhiata al nostro Guida all'installazione delle antenne GNSS RTK.
Ora che conosciamo i 2 elementi di base di un ricevitore RTK, conosci anche il motivo per cui abbiamo lanciato il nostro Kit base di partenza:
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Correzioni RTK
Le correzioni RTK sono le informazioni inviate dalla “Stazione base” al “Rover", così il "Rover" può calcolare la sua posizione con il livello del centimetro. Il linguaggio/protocollo utilizzato per inviare queste informazioni è chiamato RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services). A volte leggerai di correzioni RTK e correzioni RTCM, sono fondamentalmente la stessa cosa. Per calcolare questa posizione RTK, entrambi i ricevitori devono vedere più o meno gli stessi satelliti. Per questo motivo le correzioni RTCM sono valide solo fino a una distanza di 35 km dalla stazione base (alcuni dicono 25 km, altri 50 km, il numero esatto dipenderà dall'antenna e dalla qualità del ricevitore). È anche utile sapere che le correzioni da una stazione base possono essere utilizzate da altrettante rovers possibile, purché si trovino entro questo raggio di 35 km dalla stazione base. Questo sarebbe un multiplorover impostare.
Cosa succede quando si superano questi 35 km dalla stazione base? Che non è più possibile avere una precisione di 1 centimetro e che la precisione si degrada molto rapidamente a 2 metri standard.
Invio di correzioni RTK
Le correzioni RTCM/RTK vengono inviate solitamente una volta al secondo. E può essere inviato tramite una comunicazione seriale cablata, un collegamento wireless o una rete IP. Verifichiamo le differenze più in dettaglio.
cablato
Per le unità molto vicine tra loro, possiamo utilizzare i cavi per collegarle. È sufficiente una porta seriale (TTL, RS232).
Wireless
Per coprire distanze maggiori avremo bisogno di una comunicazione seriale wireless. Per questo motivo abbiamo aggiunto una presa (la chiamiamo presa XBee) ai nostri ricevitori RTK, aggiungendo così la comunicazione cablata o wireless tra base e rover sarebbe un compito plug-and-play.
Per renderlo ancora più semplice, abbiamo sviluppato alcuni starter kit per testare questa configurazione:
- Fino a 10 metri tra base e rover, puoi farlo con 2x Kit base di base.Le antenne GNSS incluse nel kit hanno cavi da 5 metri. Inoltre puoi estendere questa distanza fino a 20 metri (10 metri per lato) aggiungendo il ns cavi RF a bassa perdita.
- Fino a poche centinaia di metri, 1x Kit medio raggio (MR).. Questo kit ne consente solo uno rover per ciascuna stazione base.
- Fino a pochi chilometri, 1x Kit a lungo raggio (LR). con multirover capacità.
- Fino a 50 chilometri, 1x eXtra lungo raggio (XLR) kit anche con multirover capacità.
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MR, LR e XLR radio i collegamenti necessitano di una linea di vista RF tra la base e rover per poter lavorare. Dai un'occhiata a il nostro post sulla linea di vista visiva rispetto alla linea di vista RF per capire questo concetto.
Se hai problemi a garantire la linea visiva tra la base e il roversì, controlla questo articolo: Funzionalità sbloccata: usa il tuo LR/XLR radio come ripetitore. Ma vedrai che anche i ripetitori hanno alcune limitazioni, o se hai bisogno di più stazioni base, questo tipo di radio la tecnologia non fa per te. In questo caso, o se ti capita di avere l'accesso IP disponibile sia in base che in rover posizioni (Internet o rete locale), le correzioni RTK possono essere inviate anche tramite comunicazione IP.
Attraverso una rete IP
In molte occasioni è disponibile una rete IP (WiFi, Ethernet, 4G). Per questi casi è stato sviluppato un protocollo per la distribuzione delle correzioni RTK, denominato NTRIP (Trasporto in rete di RTCM tramite protocollo Internet). Daremo un'occhiata a questo in modo più dettagliato nella prossima sezione.
Che cos'è la NTRIP?
- NTRIP caster. È un server che raccoglie le correzioni RTK da una o più stazioni base e le distribuisce tra loro Rovers.
- NTRIP server. È una singola stazione base RTK fisica. Il suo ruolo è quello di inviare correzioni RTK a un NTRIP Caster, Quindi la Caster può distribuirli ad altri client. Nelle reti con una sola stazione base, è abbastanza comune avere un NTRIP server+caster insieme. In questo caso solo il caster la funzione è configurata.
- NTRIP cliente. Un ricevitore RTK che desidera ricevere correzioni RTK. RTK Rovers sono NTRIP clienti.
simpleRTK2B le schede non hanno interfacce IP (ethernet, wifi, ecc.) e non capiscono NTRIP protocollo. Hanno bisogno di qualcuno esterno per convertire da NTRIP a RTCM e viceversa. Per questo motivo abbiamo sviluppato una serie di accessori per consentire NTRIP nelle nostre bacheche:
- Bluetooth: collega il tuo simpleRTK2B scheda sul tuo telefono cellulare tramite bluetooth. Il tuo telefono può ora fungere da NTRIP client (ma anche come server o caster).
- WiFi: con una rete WiFi disponibile nella tua zona, collega il WiFi NTRIP Master Accessorio principale e usa la tua tavola come NTRIP client (ma anche come server o anche server+caster).
- 4G NTRIP .: lascia il tuo simpleRTK2B il consiglio diventa un NTRIP cliente ovunque ci sia copertura cellulare.
In alternativa puoi anche collegare il tuo simpleRTK2B board a un PC o telefono cellulare tramite USB e utilizzare un'applicazione nel PC o nel telefono cellulare per eseguire questa conversione. Dai un'occhiata al nostro tutorial per imparare come connettersi a un NTRIP caster. Servizi di correzione RTK
Ci auguriamo che questo ti abbia aiutato a capire meglio cosa facciamo e di cosa hai bisogno per iniziare a utilizzare RTK. Se vuoi saperne di più, potresti essere interessato a dare un'occhiata al nostro esercitazioni. Se non sei riuscito a trovare quello che stavi cercando e hai ancora domande, non esitare a farlo CONTATTACI, rispondiamo sempre!
