Präzises Low Cost GPS Projekt

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 01.02.2011 - 14:26

Hallo!

Nachdem ich in den letzten 2 Wochen schön brav alle Artikel zu diesem Thema in diesem Forum durchgelesen habe, bitte ich jetzt um eure Hilfe, da es mir trotzdem am nötigen Fachwissen mangelt und ich nicht unnötig Geld verschwenden möchte....Bitte entschuldigt auch die Länge des Posts, ich möchte aber gleich alle Möglichen Infos reinpacken :-)

Zuerst einmal der Anwendungsbereich:
Ich baue mir gerade einen Spezialtraktor der in einer Landwirtschaft zur Pflege eingesetzt wird. Maximalgeschwindigkeit von dem Ding ist 17km/h, wobei die Arbeitsgeschwindigkeit bei ca 200-500 Meter pro Stunde liegen wird, d.h. ich bin recht langsam unterwegs. Das Ding wird dann für die Pflege und Bodenbearbeitung zwischen Pflanzenreihen eingesetzt.

Jetzt wäre es natürlich toll wenn ich die Pflege der Pflanzen dann GPS-gestützt durchführen könnte, wobei hier eine Genauigkeit von ca <10cm erreicht werden sollte, da der Reihenabstand der Pflanzen immer gleich groß ist und ich 3 Reihen auf einmal bearbeite und ich somit nicht besonders viel Spielraum habe.

Geplant ist jetzt folgendes:
1x Basisstation
1x Rover
Verbindung über WLAN
Maximale Distanz der beiden is 700-1000m
RTKlib für die Berechnungen

Die nächste EUREF-Station ist ca 70km entfernt (siehe http://www.epncb.oma.be/_trackingnetwork/siteinfo4onestation.php?station=GRAZ )

Das ganze spielt sich auf freien Gelände ab und sollte auch keine Störungen durch Bäume, Häuser usw haben. Die Antennen können am Rover in ca 3-4m Höhe (der Traktor kann die Höhe verstellen), und für die Basisstation in ca. 10m Höhe platziert werden.

für die Hardware hätte ich mir gedacht:
2x Ublox 6T EVK
2x Antennen
1 Laptop im Rover und 1 Standpc für Basisstation (bereits vorhanden)
Wlanrouter zur Verbindung (bereits vorhanden)

Jetzt die eigentlichen Fragen:
Glaubt ihr dass dieses Projekt zu schaffen ist (Präzision <10cm bei bewegtem Fahrzeug)?

Passt die Hardware, oder gibt es bessere Alternativen?

Welche Antennen wären zu empfehlen?

Oder hättet ihr generell eine bessere Idee wie ich die angesprochene Präzision erreichen kann?
Das Budget für dieses Projekt (exkl. Laptops) beträgt ca. 5000€ wobei gilt: umso billiger, umso besser für mich :-D

Weitere Anmerkungen:
Ich habe bereits vor einem halben Jahr einen interessanten Thread zu dem Thema in einem amerikanischen Forum gefunden (durch den ich ja eigentlich erst auf die Idee zum Eigenbau gekommen bin, dieses Forum habe ich erst vor 14 Tagen gefunden).
hier der link: http://diydrones.com/profiles/blogs/gps-base-stations?id=705844%3ABlogPost%3A88575&page=1#comments

weiters habe ich auch noch ein ähnliches Projekt gefunden wie RTKlib, haben aber nur eine Genauigkeit von 0,3-0.5m als Ziel:
http://www.gogps-project.org/

noch ein Programm-Projekt zu diesem Thema: SweetGPS
http://sweetgps.sourceforge.net/

Und als letzte Anmerkung:
Ich habe ein Angebot für GENEQ GPS Empfänger mit 2 Stk. GPS SX Blue II Geräten, Antennen usw für netto 6100€, wobei hier nur eine Genauigkeit von <30cm erreicht wird. Für Genauigkeiten von 1-2cm kostet das Ding dann >25.000 € :-(

Ich hoffe ihr könnt mir hier ein bisschen weiterhelfen...

und schon mal vielen Dank!
lg
Hannes
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon ssquare_de » 01.02.2011 - 15:15

Hallo hannes,


die geschilderten Rahmenbedingungen deines Projekts hören sich recht "vernünftig" an, soll heissen, ja, es könnte klappen, dein Anforderungsprofil mit einem
LowCost-Aufbau, der auf RTKLIB aufsetzt, zu erfüllen.

Wo sollen denn die genauen Positionslösungen auflaufen? ( wahrscheinlich im Rover )
Und für was werden die benötigt? ( vermutlich zur Steuerung des Traktors )

Angenommen, die "LowLowCost-Lösung" :wink: , bestehend aus den beiden ublox6-Empfängern, 2 sehr preiswerten Antennen (40-80€ pro Stück), den Datenfunkstrecken und dem Rechner, auf dem RTKLIB läuft, schaffts genauigkeitsmässig nicht ganz, sollte immer noch ausreichend technischer UND finanzieller Spielraum bleiben, um da nachbessern zu können, ohne dein Budget nicht gnadenlos zu sprengen.
Für eine "Profiantenne" sind rund 1000€ anzusetzen, bei Novatel gäbe es eine professionelle RTK-Software für Windows-Rechner.
Die ublox-6-Empfänger sollten gut genug für dein Vorhaben sein.

Vielleicht solltest du bei der Funkdatenstrecke nicht auf WLAN zurückgreifen, sondern anderweitig lösen...das wird aber sicherlich nicht DAS grosse Problem werden.

Leider bin ich derzeit arbeitsmässig voll eingespannt, mit einwenig Glück wird da aber zum WE ein bischen Linderung eintreten. :)



Stefan
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 01.02.2011 - 16:36

Hallo Stefan,

danke erstmal für die wirklich schnelle Rückmeldung :-)

und bitte wegen mir keinen Stress machen, da sich der Traktor wie gesagt sowieso erst im Bau befindet und derzeit nur über das Grundgestell verfügt. D.h. Ich habe noch ca 3 Monate Zeit bis alles fix fertig ist, jedoch möchte ich nebenbei auch schon gerne mein GPS-Problem lösen.

Zu deinen Fragen:
Wo sollen denn die genauen Positionslösungen auflaufen? ( wahrscheinlich im Rover )

ja, ich möchte die genaue Position des Rovers wissen.

Und für was werden die benötigt? ( vermutlich zur Steuerung des Traktors )

ja, der Traktor soll dann selbständig Kurskorrekturen vornehmen, was dann ja kein Problem ist, wenn ich die genau Position weiß, da ich einfach nur die Lenkungshydraulik ansteuern muss.
Im Wesentlichen braucht der Traktor nur ganz schnürlgerade Fahren können. Zur Erklärung wie ich mir das vorstelle:
Ich stehe an einem Ende des Feldes, gebe Gas, drücke dann auf einen Knopf und dann übernimmt er automatisch die Steuerung und fährt dann zu einem bestimmten Punkt am anderen Ende des Feldes und dass möglichst gerade. Und dann noch andere Dinge wie Wegepunkteaufzeichnung usw... aber dass wird dann alles sowieso softwaretechnisch gelöst werden.

Mir geht es jetzt nur darum, dass ich Teile einmal bestellen kann.
Dazu zwei kurze Fragen:
x also kann ich mal die Ublox 6T EVKits bestellen (da ist sowieso eine kleine Antenne dabei, was ja zum Testen reichen müsste)?
x könnte ich mit so einer "Profi-Antenne" meine gewünschte Präzision erreichen, und wenn ja, bräuchte ich dann 2 Stück?

hannes
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon ssquare_de » 01.02.2011 - 17:16

Hallo Hannes,



ich denke, mit der Bestellung der beiden ublox EVK-6T- Kits machst du nichts verkehrt.
Frag doch mal vor der Bestellung nach, ab wann die mit der neuen Firmware v7.01 ausgeliefert werden.
(Spielt zwar jetzt direkt für die RTK-Anwendung in deinem Vorhaben wohl keine Rolle, aber warum auf die neueste Firmware verzichten, nochdazu, wo diese bei den in den Kits verwendeten GPS-Modulen NICHT vom Endanwender eingespielt werden kann? :wink: )
Die in den Kits enthaltenen Antennen sind nicht so schlecht und reichen für erste Versuche allemal aus.

2 Kits / 2 Antennen brauchst du deswegen, weil du für Echtzeitanwendungen mit L1-Empfängern (Ein-Frequenzempfängern) und deine benötigte Genauigkeit unbedingt auf kurze Basislinien achten musst.
Damit ist die Verwendung der 70 km entfernten Referenzstation für den Echtzeit-Fahrbetrieb praktisch gestorben.
Du wirst also einen Empfänger auf deinem Traktor montiert haben und um den Betrieb eines 2ten stationären Empfängers in unmittelbarer Nähe (< 5-10 km, je näher, umso besser!) des Rovereinsatzortes nicht herumkommen.
--> 2 Empfänger --> 2 Antennen

Vielleicht kommst du ja mit den besseren, aber immer noch sehr preiswerten, 40-80€-Antennen von REEL oder auch Trimble im Endausbau auf die gewünschte Genauigkeit ?!?
Die dürften auch mechanisch besser sein ( wetterfester und besser zu montieren ), als die per Magnetkraft haftenden Kit-Antennen.
Aber zum ersten Testen sind die Kit-Antennen sicherlich gut geeignet.


Stefan
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 01.02.2011 - 17:48

Hallo Stefan,

das mit den neuen Funktionen der Firmware habe ich schon gelesen, also werde ich in jedem Fall versuchen die neue zu bekommen :-)

[...] wo diese bei den in den Kits verwendeten GPS-Modulen NICHT vom Endanwender eingespielt werden kann?


heißt dass dann dass ich da die Firmware nicht mehr updaten kann?
wäre aber schön blöd, da ja sicherlich immerwieder Kleinigkeiten nachgebessert werden... :-(

lg
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon ssquare_de » 01.02.2011 - 23:19

Hannes,


so schlimm wäre das mit der aktuellen Firmware nicht.
Ich meine, für ein Firmwareupdate ( ! mit signifikanter Leistungssteigerung ! ) musst du eben den Kit zu ublox einschicken?!?
Weiss das aber nicht genau, das müsstest du auch erfragen!

Zahlreich sind da die Updates ja nicht, wird doch fast jedes Jahr eine neue Chipgeneration an den Start geschoben... :)
---> die 7er-Firmware wäre zwar schön, ist für dein Vorhaben aber ganz sicher kein "Must Have".

Stefan
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 02.02.2011 - 10:44

Vielen Dank erstmal.

Ich werde die EV-Kits jetzt mal bestellen und melde mich dann wieder :-)

hannes
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon ssquare_de » 04.02.2011 - 12:56

Hallo Hannes,


schau mal in deine PM-Box!

Stefan
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 05.02.2011 - 13:54

Also, hab mal nachgefragt wie es bezüglich neuer Firmware bei Ublox 6T ausschaut und habe dazu folgende Nachricht erhalten:

Sie können die evalkits über uns beziehen. EVK-6T sind sofort verfügbar mit FW 6.02. T-Module können leider nicht upgedatet werden.
Die FW 7.01 ist ab Mai verfügbar.



bis Mai möchte ich eigentlich nicht warten, da ich zu dieser Zeit schon mit meinem Traktor spazieren fahren möchte :-D
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon Roland » 05.02.2011 - 15:04

Hallo,

na, Optimismus ist ja reichlich vorhanden.
Jetzt weiß ich nicht, wie Du die Steuerung realisieren willst - aber ohne Probleme läuft die nur in der "Norddeutschen Tiefebene", soll heißen keine Geländeneigung.

Wenn Du nach "Precision Farming" (der Oberbegriff incl. Saat-, Düngemittel-, Ertragskontrolle usw.) und "Parallelfahrsysteme" googelst, wirst Du einiges finden. Z.B. , willkürlich herausgegriffen:
http://www.helm-software.de/cont/pdf/Flyer_Premium_GPS_Web.pdf

P.S.: hatten wir schon mal
Genauigkeit von Spurführungssystemen ...

Grüße Roland
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 06.02.2011 - 11:15

Hallo Roland,

Optimismus ist bei diesem Projekt eine Grundvoraussetzung, da bei dem Bau des Traktors wirklich viele Probleme auftreten :-)

[...] läuft die nur in der "Norddeutschen Tiefebene", soll heißen keine Geländeneigung.

Meinst du damit das Problem dass der Traktor bei lockerem Untergrund rutscht und damit die automatische Lenkung problematisch wird?
Die Lenkung ist auch eine Eigententwicklung, und ich muss nur die Hydraulikzylinder ansteuern. Ist also nicht wirklich ein Problem. Weiters kann ich dann jederzeit Korrekturen mit dem Lenkrad durchführen.

Und Danke für die Links.

lg
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon Roland » 06.02.2011 - 13:48

Hallo,

erstmal ins Unreine (kille eigentlich Spam):

Die GPS-Antenne sitzt oben auf dem Traktor. Bei einer Neigung registriert die dort eine Positionsänderung, die in diesem Maße nicht vom Fahrzeug stammt.

Mal sehen, vielleicht finde ich nachher noch einen Link

Roland
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 06.02.2011 - 14:22

Hallo,

ja dazu wird das Ganze dann mit 3-Wege-Beschleunigungssensoren und anderen Sensoren verknüpft, damit ich dann genau die Stellung/Lage des Traktors im Raum kenne.
D.h. ich kann dann wenn ich eine Position vom GPS erhalte, beide Daten verknüpfen und sollte dann eine halbwegs genaue Position am Boden erhalten.
lg
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon Roland » 06.02.2011 - 18:04

Hallo,

ich sehe, du kannst es kaum erwarten ... aber Du hast die wesentlichen Komponenten ja genannt.
Dazu kommt noch die entsprechend ausgeklügelte Software.

Eine Seite mit Inertialsystemen schwebt mir zwar vor, aber ich finde diese nicht. Dafür was Allgemeinbildendes
Demmel 2009, 8.6 MB
Aber ohne Beschleunigungssensoren.

Und nochwas zur Allgemeinbildung:
wenn Du das für Dich baust, kein Problem.
Wenn Du's verkaufen willst - da könnten ein paar breitschultrige Herren, oder solche in schwarzen Anzügen (oder beides) vor Deiner Tür stehen, die sagen sie kämen von *@#$ß und hätten ein paar Fragen bzgl. Patentrechten ...

Grüße Roland
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 06.02.2011 - 22:38

ja, auf der Fachhochschule hatten wir einmal ein Projekt bei dem wir einen Modellflieger mit Sensoren ausgestattet haben, und bei dem hat sich die Lage im Raum recht gut bestimmen lassen...
Dafür was Allgemeinbildendes
Demmel 2009, 8.6 MB

Danke für den Link, interessante Lektüre kann ich immer brauchen.
Die Steuer- und Lenkungssysteme aus den Folien kenne ich auch. z.B. gibt es eine lasergestützte Pflanzmaschine und auch die GPS-Lösungen in Traktoren kenne ich aus eigener Erfahrung.

Hier treibt mich der "Basteltrieb" zur Lösungsfindung :-D

Und zwecks Patentrechten mache ich mir bei meinem Prototyp auch keine Sorgen. Wenn der Traktor wirklich einmal Serienreife erreicht hat, dann werde ich sowieso fertige Lösungen verwenden, weil es ja noch das Thema mit der Produkthaftung gibt :-)

lg
Hannes
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