Präzises Low Cost GPS Projekt

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon Taurus » 07.04.2012 - 18:45

Ich experimentiere gerade privat ein bisschen mit zwei Bluetooth-GPS-Empfängern... wenn man zwei Empfänger gleichzeitig nutzt lässt sich in real-time die Bewegungsrichtung bestimmen, wodurch auch die Korrektur mit dem Phasenzentrum einfacher wird...

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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 07.04.2012 - 18:51

Also hier mal wieder ein Status-Bericht zu meinem Projekt:

Ich habe jetzt mal ein kleines Zwischenprojekt eingeschoben, bevor ich mich an die Lenkungssteuerung mache.
Dazu möchte ich eine Pflanzmaschine zum mehrreihigen Einpflanzen von Jungbäumen per GPS so steuern, dass ich quasi eine gerade Linie halte. Also auch wenn man mit dem Zug-Fahrzeug hin und her lenkt, soll per Hydraulik die Pflanzmaschine quer zur Fahrtrichtung verschoben werden, dass hier eine vorgegebene Linie eingehalten wird.

Dazu habe ich jetzt folgendes gemacht:
x Basisstation, besteht aus einem Beagleboard-XM mit Ubuntu, Ublox Lea-6t, Trimble-Bullet III, WLAN-USB-Stick und Datenmodem mit GPRS-Verbindung (UMTS habe ich keinen Empfang).
Auf der BS läuft Ubuntu und der STR2STR aus dem rtklib-Toolkit. Derzeit hängt die BS per WLAN an meinem Haus-Internet-Anschluss, ich könnte aber auch auf die Daten per GPRS-Verbindung zugreifen.

x Der Rover besteht aus einem Netbook, Ublox Lea-6t und der Navxperience 3G+C Antenne einem Schaltrelais und GPRS-Verbindung. Am Traktor habe ich einen Hydraulikzylinder mit 1,1m Hub am Frontlader quer zur Fahrtrichtung montiert, und an diesem Zylinder ist auch die Antenne befestigt, mit einer Stange die bis zum Boden reicht. Der Zylinder wird dann per Software gesteuert und verschiebt dadurch die Position der Antenne. Auf dem Netbook läuft Ubuntu.

x Die Software wurde komplett in Javascript programmiert. Die Benutzeroberfläche in HTML+Javascript.

Die Funktionsweise ist folgende:
Ich bekomme am Traktor die aktuelle GPS-Position und korrigiere die Daten per RTKlib mit meiner Basisstation (also typische RTKlib Anwendung). Die korrigierte Position wird dann in der Benutzeroberfläche angezeigt und dort kann ich dann auch meine Linie festlegen, nach der sich die Hydraulik regeln soll. D.h. ich fahre mit dem Traktor und der Hydraulik-Zylinder gleicht dann eventuelle Positionsabweichungen aus. Ich kann also mit dem Traktor bis zu 50cm zu weit Links oder Rechts fahren, trotzdem regelt sich der Zylinder so, dass die vorgegebene Linie immer gehalten wird.

Beim 1. Versuch wurd zwar eine gerade Linie gehalten, jedoch stimmte diese überhaupt nicht mit der Linie überein die ich per GUI festgelegt hatte :-) Es gab also Probleme bei der Koordinaten-Umrechnung. Nachdem ich in der Nacht die Umrechnung komplett neu programmiert habe, startete ich dann am nächsten Tag einen 2. Versuch, der gänzlich scheiterte, da ich übhaupt keine Regelung des Hydraulikzylinders zustande brachte.
Nach erneuter Nachtschicht, habe ich dann heute den 3. Versuch gestartet und war erfolgreich!!! :-D
D.h. der Zylinder wird Zentimetergenau geregelt und hält die Linie!

Noch einige andere Anmerkungen:
x cm-Genauigkeit ist IMHO mit low-Cost Empfängern erreichbar (und ja, ich hab mir die Definition von Genauigkeit auf der Kowoma-Seite durchgelesen)
x Die Navxperience-Antenne ist definitiv ihr Geld wert. Ich habe einige Tests durchgeführt und mit dieser Antenne verliere ich so gut wie nie den Fix-Status, trotz Bäumen, Wald, Haus usw. (wobei ich nicht wie Stefan direkt im Wald herumgefahren bin, sondern max. am Waldrand). Jedoch muss ich auch anmerken dass ich fast 2 Tage in das Feintuning der RTKlib-Einstellungen investiert habe, wobei ich fast nur herumprobiert habe, da ich mich ja bei den meisten Einstellungen nicht wirklich auskenne.
x die ANN von Ublox wäre völlig ausreichend für cm-Genauigkeit für die Basisstation, ich habe mich dann aber doch für die Trimble entschieden, aufgrund der Wetterfestigkeit.
x Ich werde dann noch Vergleichstests mit der Navxperience und der ANN posten, wenn ich die Zeit habe die ausgewerteten Daten dementsprechend aufzubereiten.

x Ich hab im Grunde überhaupt keine Ahnung von Elektronik, deshalb wars ein langer Weg vom Blinken einer LED auf meinem Beagleboard bis zum Ansteuern eines Hydraulikzylinders :-D

x ACHTUNG beim Ublox Lea-6t EVK: hier gibt es jetzt 2 Versionen. Eine Neue mit Flash-Speicher (EVK-6T-1) bei der sich die Firmware updaten lässt und eine ohne Flash-Speicher(EVK-6T-0). Während sich bei der alten Version EVK-6T-0 die Rohdatenausgabe problemlos bis auf 10Hz raufschrauben lässt, schafft der Neue mit Flash, trotz Angabe von 2Hz gerade mal 1,6Hz!!!

So dass wars mal fürs Erste. Ich hab jetzt meinen Beschleunigungssensoren und Kompass bekommen und werde als nächsten Schritt diese in meine Software integrieren um Neigungen der Antenne auszugleichen. Weiters baue ich mir einen Zwischenrahmen, den ich am Traktor montiere und an dem ich dann die Pflanzmaschine anbringen kann. Dieser Rahmen wird dann paralell verschoben um die Position zu korrigieren.

Ich meld mich dann wieder wenns Neuigkeiten von der Landwirtenfront gibt :-D

lg
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 07.04.2012 - 20:58

@Taurus
Die Idee mit den 2 Empfängern für die Bestimmung der Bewegungsrichtung hatte ich auch für meinen Traktor. Hier habe ich das Problem dass ich dann die Hinterachse seperat steuern möchte und deshalb auch die Bewegungsrichtung benötige. Ich hab mir jetzt mal einen Kompass bauen lassen, mit dem ich das machen kann...
Ich werd dass dann mal ausprobiern und sollte es nicht funktioniern, sprich der Kompass zu ungenau, dann werde ich auch 2 Empfänger nutzen.

lg
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon Taurus » 08.04.2012 - 20:56

hannes hat geschrieben:Ich hab mir jetzt mal einen Kompass bauen lassen, mit dem ich das machen kann...
Ich werd dass dann mal ausprobiern und sollte es nicht funktioniern, sprich der Kompass zu ungenau, dann werde ich auch 2 Empfänger nutzen.


Hmmm... ein Kompass ? Über einem 800kg-Motor aus Stahl?
Es gibt einen Grund warum keine magnetischen Kompanden bei den meisten Fahrzeugen verwendet werden. Die Fehleranfälligkeit ist ziemlich hoch, da reicht eine Stromleitung und dein Kurs ist um 45° gedreht (Ich bin schon oft genug deshalb in die falsche Richtung gelaufen...)
Ich würde direkt einen GPS-Kompass nehmen. Und dran denken den Abstand zwischen beiden Antennen zu maximieren, denn dann werden die Richtungsänderungen wenn die Positon etwas springt minimiert...

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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 10.04.2012 - 22:16

Ja, der Kompass ist sehr empfindlich gegenüber anderen Magnetfeldern. Aber beim Eigenbautraktor kommt der eh an eine Stelle die weit genug von allem entfernt ist, sprich im Umkreis von 1m gibts keine Störungen....
Für meine derzeitigen Versuche mit der Pflanzmaschine, kommt er aufs Dach des normalen Traktors, und dort habe ich auch keine störenden Felder, da aus Plastik und keine Elektroleitungen...

Den Neigungssensor habe ich jetzt in in mein Programm integriert, d.h. die Position wird um die Schräglage der Antenne korrigiert. Morgen oder Übermorgen sollte ich dann mit dem Umbau der Pflanzmaschine fertig werden, dann kann ich mal austesten ob alles auch richtig funktioniert :-D
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 22.04.2012 - 19:33

Statusupdate:
Die Pflanzen wurden gepflanzt und zwar mit GPS-Unterstützung. Ich habe dann mal die Reihen gemessen und kam bei 10 Reihen im Abstand von jeweils 1,3m auf 5cm Abweichung, wobei ich aber nur mit einem 2m Maßstab gemessen habe und diese Abweichung als Ungenauigkeit meiner Messung angesehen werden kann :-) Gepflanzt wurde auf einem Hang

Zum Kompass-Neigungssensor:
Ich musste kurzfristig den elektronischen Neigungssensor durch einen Mechanischen ersetzen, da ich draufgekommen bin dass der Kompass ungenaue Daten geliefert hat und erst kalibriert werden muss.
Mein mechanischer Neigungssensor besteht aus einem 3m langen Rohr auf dessen Spitze die GPS-Antenne befestigt wurde, unten bei ca 50 cm gelagert wurde und ganz unten ein 20kg schweres Gewicht hatte. Sprich die Antenne konnte herumpendeln und durch das Gewicht waren die Pendelbewegungen minimal, und somit wurde die Neigung des Traktors ausgeglichen.

Zum elektronischen Kompass mal was zum selber ausprobieren:
x man nehme sein Smartphone, lege es auf den Tisch und richte es nach Norden aus, dass es 0° anzeigt.
x dann macht man eine Markierung auf dem Tisch entlang einer Kante des Smartphones.
x jetzt dreht man das Smartphone um 90° und richtet die Rechtwinkelige Kante des Smartphones zur Markierung auf dem Tisch aus...
x Jetzt die Überraschung: zeigt der Kompass 90° an? :-D

Bei meinem Kompass, der sich in einem Quadratischen Gehäuse befindet, waren statt der Werte 90-180-270-360 die Werte 80-150-230-360 abzulesen :-D
Und nach Rücksprache mit einem Elektronik-Guru stellte sich heraus, dass man das Ding erst richtig Kalibrieren muss, da die Feldlinien des Erdmagnetfeldes auch an verschiedenen Orten unterschiedlich sein können.

lg
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon spunky » 06.10.2013 - 11:59

Hallo,

ich interessiere mich auch sehr für die low cost RTK Sache...

@hannes: kannst du vielleicht mal paar Bilder von Hardware, Traktor und deiner Pflanzaktion posten, das würde bestimmt viele gern mal sehen wollen.

wurden keine Lenksensoren verbaut (normales Poti), das haben ja alle professionellen Lenksysteme, für Mittelstellung, maximalen Rechts- und Linksanschlag, ich denke damit lässt sich eine Lenkkorrektur besser vornehmen, kleinere Lenkabweichungen lassen sich so besser steuern. Warum zwei GPS Empfänger, die Bewegungsrichtung, lässt sich doch einfach zwischen zwei aufgezeichneten Punkten feststellen, ebenso die Nordausrichtung.

wie ist die Wiederholbarkeit der angelegten Spur, über Tage, über Wochen (Monate, Jahre...), hast du das schon getestet? Einfacher Versuchsaufbau wäre z.B. ein Stück Kreide (oder wetterfeste Farbe/Stift) am Traktor befestigen und auf einer (wenig befahrenen) Straße langfahren, da würde ich auch gern paar Bilder sehen.

Unsere Traktoren sind auch mit GPS ausgerüstet (Fendt Vario Guide, Egnos 20 cm Abweichung Spur zu Spur), nun würde ich gern auf RTK aufrüsten und das integrierte System mit nutzen. Der Traktor hat z.B. einen externen seriellen GPS NEMA Ausgang, der für andere Geräte nutzbar ist, wäre das ein Ansatzpunkt. Hat hier vielleicht schon einer damit rumgebastelt?

MfG.
Zuletzt geändert von spunky am 06.10.2013 - 18:48, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon Deichgraf » 06.10.2013 - 17:00

hannes hat geschrieben:....
Und nach Rücksprache mit einem Elektronik-Guru stellte sich heraus, dass man das Ding erst richtig Kalibrieren muss,...


... und ich habe mich schon immer gewundert, warum mein Kompass im Auto in alle möglichen Richtungen zeigt, nur nicht nach Norden.

Allerdings habe ich auch Probleme, den Kompass mit dem Auto um die eigene Achse beim Kalibrieren zu drehen, so wie mit dem Fahrrad. :mrgreen:
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon hannes » 09.10.2013 - 20:59

@ spunky
Eigentlich ist ja von mir geplant dass ich meine gesamte Konfiguration inkl. Programmcode zur online zur Verfügung stelle, aber durch den Hausumbau ging sich das überhaupt nicht aus in diesem Jahr. Aber im Jänner steht dann wieder GPS-tüfteln auf dem Programm und da wird dann alles dokumentiert. Geht ja auch darum dass ich später auch noch alles nachvollziehen kann was ich da so fabriziert habe.

Aber hier mal schnell ein paar bilder vom Aufbau:
Ich verwende ja einen selbstzusammengebauten "Bock" zwischen Pflanzmaschine und Traktor. Dieser Bock verfügt über eine normale Dreipunk-Aufhängung für die Anbaugeräte (grüne Kästchen) und wird über Hydraulikstempel links und rechts verschoben, max. 80cm.
Die Antenne ist ca. 3m über den Boden montiert um mögliche Abschirmungen zu vermeinden (gelbes Kästchen).
Wasserwage und Kompass (rote Kästchen) sind am Bock und am Traktordach montiert. D.h. im Grunde ist es egal was der Traktor vorne macht, entscheidend ist immer nur das Gerät dass dranhängt. Stimmt die Position nicht, wird einfach der Bock mit dem Gerät verschoben (im Foto ist das "Gerät" nur ein Eisenrohr dass ich nachziehe, um einfach mal die Funktion des Ganzen zu testen, und ob der Spurabschtand passt)
Der Bock ist so stark gebaut, dass es den ganzen Traktor verschiebt wenn die Pflüge der Pflanzmaschine im Boden sind. D.h. es war sehr viel Probiererei notwendig um die Hydraulikstempel, die den seitlichen Verschub regeln, auf die Fahrgeschwindigkeit abzustimmen.

Noch eine Anmerkung:
Am Anfang funktionierte ja der Kompass nicht, deshalb haben wir die Sensoren nicht verwendet und haben die Antenne einfach auf einem Pendel montiert mit einem 20kg schweren Gegengewicht. Funktionierte auch wunderbar als Hangausgleich und lieferte auch nur ca 2cm Abweichung nach 30m.

Hoffe dass erklärt ein paar Sachen....
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon Beda » 31.05.2016 - 18:09

Schade, dass sich seit langer Zeit in diesem Thread nix mehr tut. Hört sich nämlich sehr interessant und vielversprechend an :(
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Re: Präzises Low Cost GPS Projekt

Beitragvon u-Bloxer » 23.06.2016 - 22:42

Jop eine sehr interssante Sache :)
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