Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Allgemeine Fragen zu GPS und verwandten Themen

Moderator: Roland

Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Beitragvon Langer711 » 13.03.2015 - 17:08

So, nun hab ich mich hier auch mal ordentlich angemeldet.
:)

Verschiedene Hersteller werben mit Genauigkeiten ihrer Systeme im cm Bereich.
Dazu braucht es dann natürlich RTK Systeme, keine Frage.
Und diese Teile werden dann auf Landmaschinen gesteckt und lenken die Maschine zentimetergenau.
Ich kann der Sache aber nicht viel Glauben schenken.
Begründung:
Ein GPS String, jedenfalls die, die ich kenne,
haben eine Auflösung von ca. 5-8 cm in Ost-West Richtung
und ca. 11 cm in Nord-Süd Richtung.

Wertet man die Signale über Minuten aus, ergibt sich ein Durchschnittswert.
Dieser wird sehr genau sein, aber der Traktor ist in der Zwischenzeit schon ganz woanders am Ackern.

Also wie soll das funktionieren??


Josef
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Re: Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Beitragvon Roland » 14.03.2015 - 00:26

Hallo,

So, nun hab ich mich hier auch mal ordentlich angemeldet.

Nein. Uns fehlen noch Deine Bankverbindung und drei TAN-Nummern :twisted:

Hier im Forum gibt es Teilnehmer, die RTK praktizieren.
Ich kann vorerst nur auf das sog. Phasenmessverfahren und diese
Trimble-Broschüre
verweisen.
Was am Traktor noch an Lenkhilfen und Sensoren einzubauen ist, um Zentimetergenauigkeit zu erreichen, muss man im Detail nachschauen.


Grüße Roland
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Re: Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Beitragvon Geospector » 14.03.2015 - 01:11

Servus im Forum!

Langer711 hat geschrieben:Ein GPS String, jedenfalls die, die ich kenne,
haben eine Auflösung von ca. 5-8 cm in Ost-West Richtung
und ca. 11 cm in Nord-Süd Richtung.

Wertet man die Signale über Minuten aus, ergibt sich ein Durchschnittswert.


Was meinst Du mit "GPS String"?
RTK funktioniert prinzipiell so, dass von der Referenzstation Korrekturdaten empfangen werden (ca. im Sekundentakt oder länger).
Diese werden mit dem lokal empfangenen GPS-Signal verrechnet und Du bekommst augenblicklich eine Positionsgenauigkeit von typischerweise 1-2 cm in der Lage. Je nach Empfänger kannst Du dabei auch 20 Positionsangaben oder mehr pro Sekunden haben. Also nix minutenlanges Warten...

David
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Re: Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Beitragvon Langer711 » 14.03.2015 - 09:25

Erstman nen fettes DANKESCHÖN für die schnellen Antworten hier!

Roland hat geschrieben:Hallo,

So, nun hab ich mich hier auch mal ordentlich angemeldet.

Nein. Uns fehlen noch Deine Bankverbindung und drei TAN-Nummern :twisted:



Ich hab kein Konto... Was sind TAN Nummern ?
:wink:

Trimble?
Ok schau ich mir an


Unter "GPS String" verstehe ich sowas hier

$GPGGA,123519,4807.038,N,01131.000,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,,*47

Ok, wenn ich jetzt die Korrekturdaten damit mehrmals verrechne, gibts nen Mittelwert.
Will man den Mittelwert schneller haben, braucht es schnellere Empfänger.
Und die kosten halt mehr Geld :(
Aber es nicht so, das manche Empfänger eine höhere Auflösung der Koordinaten liefern, oder doch ?

Josef
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Re: Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Beitragvon Geospector » 14.03.2015 - 11:53

Langer711 hat geschrieben:Unter "GPS String" verstehe ich sowas hier
$GPGGA,123519,4807.038,N,01131.000,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,,*47
...
Aber es nicht so, das manche Empfänger eine höhere Auflösung der Koordinaten liefern, oder doch ?


Die NMEA-GPGGA-Sequenz ist quasi schon das fertige Ergebnis, also die berechnete Position (unter VORHERIGER Einbeziehung von Korrekturdaten, z.B. RTCM) und ein paar Zusatzinfos wie Fixinfo.
Bei genaueren Empfängern sind tatsächlich mehr Nachkommastellen vorhanden, bei meinem OEM-Board beispielsweise sieben, da sollte man schon in den mm-Bereich kommen (ich habe auf die schnelle keine SPEC gefunden, ob es da ein Limit gibt).

$GPGGA,024941.00,3110.4693903,N,12123.2621695,E,1,16,0.6,57.0924,M,0.000,M,99,AAAA*55

Ciao,

David
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Re: Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Beitragvon Roland » 14.03.2015 - 17:05

Hallo Josef,

was - kein Konto ? Tja,dann war's das wohl ...

Ernsthafter: kann es sein, dass Du kein Landwirt auf der Suche nach GPS-gesteuerten Maschinen bist sondern ein Schüler mit vertieftem Interesse ? Deswegen habe ich jetzt rumgegoogelt, um etwas Kurzes über Phasenmessung zu finden. Vergebens. Vielleicht
hier etwas auf Seite 6

Und natürlich verweisen wir im Forum auf die
Grundlagen von Jean-Marie Zogg
Leider 180 Seiten ... :shock: Dort unter Punkt 7.

Ich kann's nur kurz anreissen:
Handelsübliche Navis machen eine Art Laufzeitmessung, erzeugen den genannten GPS-String und kommen auf ein paar Meter, getrickst vielleicht besser.
Schon beim Start von GPS noch unter militärischer Führung kamen aber Einige auf den Trick, die ausgesendeten GPS-Signale wie Radiowellen zu behandeln und die Wellenlängen (19 bzw. 24 cm) zur Positionsbestimmung zu nutzen.
Vielleicht sagst Du, was Du an weiteren Erklärungen brauchst.


Grüße Roland
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Re: Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Beitragvon Langer711 » 14.03.2015 - 20:10

Roland hat geschrieben:Hallo Josef,

(...)
kann es sein, dass Du kein Landwirt auf der Suche nach GPS-gesteuerten Maschinen bist sondern ein Schüler mit vertieftem Interesse ?
(...)



Hallo Roland!
Also ich bin aufs Angenehmste überrascht, wie schnell hier auf laienhafte Fragen eingegangen wird und echte Hilfe angeboten wird.
Ein ganz dickes Lob !

Naja, ich bin zwar Landwirt, aber nicht einfach nur auf der Suche nach fertiger Technik.
Gleichzeitig bin ich aber auch kein Schüler, der die Technik verstehen will fürs Studium.

Allerdings muss ich wohl zum Schüler werden, wenigstens ein bischen, um das zu realisieren, was mir im Betrieb weiterhilft.

Ich muss wohl weiter ausholen... tja...

Im Prinzip möchte ich das bauen, was "Hannes" mit seinem GPS - Pflanzgerät schon realisiert hat.
Allerdings nicht im angebauten Gerät, sondern der Schlepper soll direkt lenken, dafür kanns auch etwas ungenauer sein (10 cm reicht völlig aus).

Früher hab ich mich mit Programmierung von PC Software beschäftigt (Visual Basic, Delphi/Pascal, HTML/PHP)
Dann einiges in C+ gemacht
Zuletzt ein SPS Projekt mit FUP.

Dann irgendwann stolperte ich über den Arduino, mit dem Vorteil, das es für fast alles ein fertiges Shield zum Aufstecken gibt und für jeden Zweck entsprechende Sensoren.
Auch Kompass, Beschleunigung und GPS sind dabei...
Die Programmierung eines Arduinos ist nun wirklich keine Hexerei, wenn man sich in den Hochsprachen ein wenig auskennt und nicht 10 Jahre nur Step7 gesehen hat. :wink:


So kam ich auf die Idee, meine Traktoren selbst lenken zu lassen mit solchen "Kleincomputern".

Die Idee:
GPS allein ist zu ungenau, also pack ich einfach ne selbst gebaute Referenzstation an den Feldrand und funke die Abweichungen zum Schlepper rüber.
Zusätzlich wird im Schlepper die Fahrtrichtung per elektronischem Kompass erfasst.
Das Programm soll nun sowohl die aktuelle (korrigierte) Position als auch die aktuelle Fahrtrichtung nehmen, und daraus die nötige Lenkkorrektur errechnen.
Damit soll ein kleiner Motor angesteuert werden, der das Lenkrad langsam dreht, um den Schlepper auf den rechten weg zu bringen.

Das ein Arduino das alles nicht verarbeiten kann ist mir durchaus bewusst.
Vermutlich wäre es einfacher und günstiger, das Ganze mit einem Raspberry zu machen, aber dazu müsste ich den erstmal verstehen :D
Von daher bleich ich wohl bei den Arduinos...

Im Schlepper können sich ja 3-4 Ardus die Arbeit teilen:
#1 empfängt das GPS-Signal, das Korrektursignal (Funk) und fragt den Kompass, wohin die Reise grade geht.
Der schickt dann die passend aufbereitete Position und die Richtung über die Serielle Schnittstelle weiter.

#2 kennt die Soll Linie (A-B) Linie und die Arbeitsbreite - hier wird eine Lenkwinkel-Korrektur errechnet.

#3 steuert den Elektromotor am Lenkrad und erfasst den aktuellen Lenkwinkel, gibt diesen auch an #2 zurück.

#4 hat nen TouchScreen aufgesteckt und bildet die Schnittstelle zum Bediener (Arbeitsbreite, Regelgeschwindigkeit etc)

Aber das sind alles nur Ideen bisher...

Bei ersten Tests fiel mir halt auf, das ein preiswerter GPS Empfänger nunmal nicht auf den cm genau sein kann.
Selbst wenn er das wäre, würde er die Daten nicht feinfühlig herausgeben können, weil die Auflösung nicht ausreicht.

David hat offensichtlich einen besseren Empfänger, der mehr Stellen an Genauigkeit liefert.

Ich hab nen GPS Paket (Ohne aktive Lenkung) im Betrieb, welches mit einer Hemisphere A100 (glaub ich) ausgestattet ist.
Die holt sich das Egnos Korrektursignal und gibts an das Terminal weiter.
Die Genauigkeit würde schon ausreichen, aber ich wünsche mir halt, das ich das Lenkrad auch mal los lassen kann bei der Arbeit.
Es liesse sich hier eine LED-Bar anschliessen, die den Soll-Lenkwinkel darstellt.
Dieses System jetzt einfach anzuzapfen ist also möglich, dazu müsste man aber erstmal wissen, was da an Daten rauskommt.
Trotzdem müsste man sich für jeden Schlepper ein solches Profi-Teil anschaffen (über 2000 Euro).
Eine Stelleinheit, um das Lenkrad zu drehen, würde nochmals einige tausend Euros kosten beim Hersteller.

Das so eine Technik gewissen Anforderungen standhalten muss (EMV, TÜV ...) steht ausser Frage!
Nicht auszudenken, wenn im Strassenverkehr plötzlich der Lenkradmotor "durchdreht".


Hier würden selbstredend Schalter eingebaut, die den Motor komplett von der Steuerung trennen für den Strassenverkehr.
Auch mechanisch würde der Motor vom Lenkrad getrennt.
Bei der Feldarbeit MUSS ohnehin ein Fahrer die Sache kontrollieren.

Geld verdienen lässt sich damit eh nicht, da sind zuviele Patente Im Rennen und dann kämen trotzdem noch andere Faktoren wie z.B. TÜV, CE, EMV und auch die Entsorgung von Elektronik dazu.
Folglich möchte ich das zunächst für mich selbst bauen und ausprobieren.
Dann - wenns überhaupt läuft - wirds ne Anleitung mit Teileliste und Programmcodes geben, dann kann sich jeder andere überlegen, ob er das für sich nachbaut oder nicht.

soo... nun dürfte klar sein, was ich vorhabe :)


Nun hab ich ne Frage zu GPS-Empfängern:
Es gibt ne ganze Menge Empfänger von Ublox, die scheinen ja sehr umfangreich konfigurierbar zu sein.
Natürlich wäre es in meinem Fall von großem Vorteil, die Satelliten unter einem gewissen Winkel überm Horizont von der Berechnung auszuschliessen.
Auf diese Weise könnte man theoretisch indirekt dafür sorgen, das beide Empfänger (Rover und Referenz) die Daten definitiv von denselben Satelliten verwerten.
Wenn die Verbindung zur Bodenstation abreißt, könnte man "online" auf z.B. Egnos Korrektur umschalten.

Ich kenne wie gesagt ne Menge Programmiersprachen, wenn auch nicht alles auswendig, muss halt viel nachlasen.
Aber es sollte schon etwas in Sprache, wenns auch englisch ist, drin vorkommen.
Bei "0f, e7,e0" oder sowas, geht mir echt die Puste aus :lol:

Vielleicht kann mir ja jemand erzählen, wie ich z.B. den Ublox Empfänger "LEA-6T" dazu kriege, das Korrektursignal ein und auszuschalten oder bestimmte Satelliten auszublenden.
Blöderweise krieg ich das U-Center auf meinem "angeknabberten Obst" nicht ins Leben, noch nicht!
Sonst könnte ich ja einfach mitschneiden, was da zum Empfänger geschubst wird.... oder ?

Besten Dank und einen schönen Sonntag
Josef
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GNSS Auto-Steering

Beitragvon Hagen.Felix » 14.03.2015 - 22:26

Langer711 hat geschrieben:... Ich hab nen GPS Paket (Ohne aktive Lenkung) im Betrieb, welches mit einer Hemisphere A100 (glaub ich) ausgestattet ist. ... Die Genauigkeit würde schon ausreichen, aber ich wünsche mir halt, das ich das Lenkrad auch mal los lassen kann bei der Arbeit. ...

Hallo Josef,

wenn die Genauigkeit einer A100 (ist ja schon ein etwas älteres Semester, aber bei diversen Landtechnik-Anbietern wohl noch immer im Angebot) genügt, muss es doch vielleicht noch kein RTK-System sein.

Ein aktueller M8N von u-blox mit einer ordentlichen Antenne (siehe z.B. unter https://www.optimalsystem.de/os/docs/Tallysman-Accutenna.pdf) auf dem Kabinendach wäre deutlich günstiger, gleichwohl aber trotzdem schon besser.

Mit klassischem RTK sind zwar Absolut-Genauigkeiten von nur wenigen Zentimetern erreichbar, das ist aber auch recht schwierig in der Einrichtung und Anwendung.

Was den Lenkautomaten betrifft, so wäre mit einem Arduino oder ähnlicher Plattform und einem hinreichend starken Motor (mit Reibrolle am Lenkrad) sicherlich eine Lösung realisierbar.

Allerdings, wenn man mal vorsichtig schätzt, dass Du dafür gewiss viele Wochen (vermutlich eher Monate) benötigst, stellt sich trotzdem die Frage nach der Wirtschaftlichkeit.

Ist ja immer auch die Überlegung wert, ob man in einer gegebenen Zeit nicht anderweitig (und zuverlässiger) dafür sorgen kann, dass der "Monster-Dynamo" dann irgendwann unterm Weihnachtsbaum liegt ... :mrgreen:

Viele Grüße,
Hagen
Gewerbliche Tätigkeit u.a. im Bereich GNSS (siehe https://www.optimalsystem.de/os.aspx?x=411)
Nachrichten bitte bevorzugt als klassische E-Mail (siehe https://www.optimalsystem.de/os.aspx?x=8)
Hagen.Felix
 
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Re: Genauigkeiten GPS DGPS RTK

Beitragvon Langer711 » 15.03.2015 - 12:41

Hallöchen...

Naja... die Genauigkeit ist zwar nicht ganz so groß im Thema.
Wenn aber duch so eine Tallysman es sogar noch besser wird, als mit der ollen A100, dann wird die natürlich auch interessant!

Wo kann man die denn kaufen ? und zu welchem Kurs ?

Ich dachte Anfangs echt an die Consumer-Collection unter 20 Euro, und dann eben mit Referenzstation.
Sicher in der Programmatik nicht einfach, aber machbar, dachte ich mir.

RTK... Genauigkeit im Zentimeter Bereich, ok.
Nur: Wofür ?

Es geht halt darum, das der Grubber oder der Drescher automatisch seine Spur findet, man nicht ständig aufpassen muss, das alles passt.
So hat man Zeit, sich um das Wesentliche zu kümmern, gerade beim Drescher gibts genug andere Sachen, die Aufmerksamkeit verlangen.
Ob der nun 20-30 cm überlappt, na und ? Hauptsache die Kiste selbst ist annähernd 100% ausgelastet.

Wirtschaftlichkeit:
Tja... ich möchte insgesamt 4 Maschinen damit ausrüsten.
Habe dann die Wahl, ob ich das Terminal samt Antenne jedesmal auf ne andere Kiste stecke, incl. Lenkradmotor oder alle 4 Kisten komplett ausrüste.
Im ersten Fall sind es runde 6000 Euro pro Lenkeinheit, im Zweiten Fall würde das Set direkt in die Hydraulik integriert, quasi "unterputz" und liegt dann bei über 10.000 Euro pro Maschine.
Dazu kämen noch Gebühren für das Korrektursignal und dessen Übertragung.

Würde ich das mit Arduinos "nachbauen" läge ich bei maximal 2000 Pro Maschine, incl Lenkradmotor "Unterputz" und die Elektronikmodule nicht größer als ne Zigarettenschachtel.

Naja... für 10.000 Euro oder mehr Ersparnis lass ich mir schon etwas Zeit gefallen...
Es ist ja auch nicht so, das man dabei verblödet, und manch ein Kollege freut sich vielleicht.

Die Zuverlässigkeit hält sich natürlich in Grenzen, das ist mir schon klar.
Aber noch ist es ja nicht soweit, das die Traktoren ohne Fahrer auskommen.
Bei neueren Maschinen sind bereits Sitzkontakte eingebaut, die die Kiste einfach anhalten, wenn der Fahrer den Hintern belüftet :lol:

Gruß

Josef
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