GPS Genauigkeit - Empfänger - Aufbau

[4711Christian]

Hallo Forum, bin neu hier, als ambitionierter Maschinenbau allerdings weit vom Programmieren und Elektronik entfernt. Ich möchte aktuell abschätzen, ob man einen GPS-Empfänger dazu verwenden kann, ein Fahrzeug bis zu einer DockingStation zu lenken. Im folgenden eine kurze Anforderungsliste
- das Gerät wird lokal benutzt, d.h. mal angelernt bewegt sich das in einem Radius von ca. 100 Meter
- die Anlaufgenauigkeit an die Dockingstation sollte ca. +/- 5 cm, mal dort kann man dann mechanisch nachhelfen
- die Information, die benötigt wird, wäre die Entfernung und die Richtung zur Dockingstation, der gerade weg dorthin ist nämlich manchmal nicht gangbar
- gerade für eine Versuchsphase wären Komponenten von Vorteil, die man über eine Schnittstelle an einen "Bordcomputer" anschliessen kann, also nicht erst selbst entwickeln
- sollte die Idee gut und realsierbar sein, müsste sicher eine passende Elektronik entwickelt werden
- das Endprodukt wird meist im privaten Bereich verwendet werden, d.h. es sollte in Serie günstig herstellbar sein, die komplette GPS-Elektronik max 50 Euro

Vielen Dank für Antworten, Christian

[Geospector]

Hallo Christian,

wilkommen im Forum!
Meine allererste Einschätzung: Mit 50 EUR lässt sich sowas mittels GPS wohl kaum realisieren

[Hagen.Felix]

... Anlaufgenauigkeit an die Dockingstation sollte ca. +/- 5 cm

Damit muss es RTK werden.

Sprich zwei Empfänger, zwei Antennen, eine Funkstrecke, ein Computer (z.B. RaspberryPi-Klasse), alles jeweils in einer verfahrenstechnisch bedingten Mindestqualität.

Jeder einzelne dieser Komponenten kostet somit üblicherweise schon mindestens (hoch) zweistellig oder sogar dreistellig ...

Warum aber überhaupt GNSS-basierte Positionierung?

Auf die Dockingstation ein Funksender (feste Frequenz und Signalstärke) mit Rundstrahler, auf dem Fahrzeug ein dazu passender Empfänger mit Richtantenne.

Also einfach die gute alte Funkpeilung, mit der schon vor über 50 Jahren die Urwaldforscher ihrem jeweils gesuchten Tierchen hinterhergerannt sind ...

[Roland]

Hallo,


... und wenn die Ladestation hinterm Haus liegt ?
Aber wäre eine Kombination 'Peilsender+popeliger Logger' nicht machbar, keine Ahnung wie und zu welchem Preis.

Gute Nacht
Roland

[Hagen.Felix]

Wenn die konkreten Umgebungsbedingungen eine Funkpeilung mit billiger Hardware nicht mehr ermöglichen, dürfte es schwierig (bzw. unmöglich) sein, im genannten Kostenrahmen zu bleiben.

Eine so niedrige Frequenz wie z.B. 433 MHz (die nicht nur anmeldefrei legal nutzbar wäre, sondern auch von sehr vielen Hardware-Komponenten am Markt unterstützt wird) vermag allerdings durchaus auch eine Durchdringung solch typischer Hindernisse wie z.B. Steinmauern, Vegetation usw. zu leisten, müsste also nicht zwangsläufig an einer eingeschränkten Sichtverbindung scheitern.

Wenn doch, bliebe ja nur ein Ansatz wie z.B. mit den derzeit so rasant entwickelten Bluetooth-Beacons (Bluetooth 4.x "Smart"), die man dann in einem hinreichend geeigneten Muster über die Gesamtfläche verteilen müsste ...

Oder eine Kombination aus einem unpräzisen Simpel-GNSS (das wäre wirklich sehr billig machbar), um bis auf ein paar Meter an die Dockingstation heranzukommen, und einer "Mini-Funkpeilung" für diese letzten paar Meter ...

[4711Christian]

Hallo Forum, das mit den Kosten ist bei mir zwischenzeitlich angekommen. Ich hab mal ein bisschen im Internet gelesen, z.B. bin ich auf UBlox NEO-7P gestossen, Genauigkeit 1 Meter.
Könnte man mit einer festen Station diese Genauigkeit bis auf +/- 5 cm erhöhen?
Alternativ dazu könnte man wohl mehr Aufwand in der Mechanik der Dockingstation einbringen, dass man sozusagen nicht so genau Zielen muss.
Über RaspberryPi-Klasse muss ich erst mal suchen was das ist - leider ganzer Anfänger.

Die Sache mit dem Peilsender ist sicher auch interessant aber nur mit einem Sender kann man keine Position bestimmen, oder sehe ich das falsch?
Technisch wäre es bei dieser Anwendung sicher machbar auch 2 Sender aufzustellen, das geht am Ende halt auf die Montagezeit. Ich versuch mir
das vorzustellen, evtl 100 Meter Kabel frostfest verlegen ist wahrscheinlich nicht in 3 Stunden erledigt - ein Handwerker alleine arbeitet nicht, also
wären das schon 6 Stunden mal ca. 40 Euro, also nur das Kabel 240 Euro.
Könnte so ein Sender auch mit Batterien betrieben werden? Hab zu Hause eine Wetterstation, der Windsensor hält 2 Jahre....

[4711Christian]

Hallo Felix, ich hab mal zu Deiner Idee hier nachgelesen: http://www.elektronik-kompendium.de/sit ... 805171.htm
Wie siehst Du dabei die Möglichkeit der Ortung? Für das Produkt ist es schon wichtig, dass die Positionsbestimmung im ganzen
Arbeitsbereich genau ist. Um das mal ein bisschen abzuschwächen, im Bereich des Andockens, also Radius 3 Meter um die
Dockingstation +/- 5cm, im restlichen Bereich +/- 10 cm.
Und PS.: falls mal hier jetzt die Frage kommt obs ein Rasenmäher ist, nein - der Markt ist schon verteilt.

[Hagen.Felix]

Für das Produkt ist es schon wichtig, dass die Positionsbestimmung im ganzen Arbeitsbereich genau ist. Um das mal ein bisschen abzuschwächen, im Bereich des Andockens, also Radius 3 Meter um die Dockingstation +/- 5cm, im restlichen Bereich +/- 10 cm.

Wenn die Ansprüche an die Lagegenauigkeit so hoch sind, wird RTK vermutlich alternativlos sein ...

In diesem Fall wirst Du aber Deinen Kostenrahmen wohl oder übel auch drastisch ausdehnen müssen.

[Roland]

Hallo,

mir fiel noch ein, die Multicopter- bzw. Drone-Community bastelt doch auch an solchen Lösungen.
Fand u.a.
das hier

Vllt. als Anregung.

Gute Nacht
Roland

[Hagen.Felix]

Moin Roland,

der Hinweis auf das REACH-Projekt ist m.E. ein gutes Beispiel dafür, welchen Aufwand man mindestens treiben müsste ...

Das unter https://www.indiegogo.com/projects/reach-first-affordable-rtk-gps-receiver#/ zusammengestellte "Reach RTK Kit" für 545 US-$ zeigt dabei auch recht typisch, in welcher Größenordnung der reinen Hardware-Kosten man dann schon läge.

Wobei dort ja sogar noch die Funkstrecke fehlt und man m.E. als Antennen (mit der dort offerierten TW4721 ja nur die kleinere Variante, obwohl im Beschreibungstext vollmundig als "survey-grade antenna" beworben) besser die größeren Modelle wie z.B. TW2710 für RTK verwenden sollte ...

Die REACH-Platinen sind derzeit aber sicherlich die kompakteste Bauform, in der sowohl ein ordentlicher Rohdaten-Empfänger (NEO-M8T) als auch ein passender "Mini-Computer" (Intel Edison) als Laufzeitumgebung einer RTKNAVI-Instanz bereit kombiniert sind.

Wer mit RTKNAVI prinzipiell für Echtzeit-Anwendungen zurechtkommt (in diesem Punkt sind jedoch gerade die Neulinge meistens etwas zu optimistisch), bekommt damit nun eine gut geeignete Hardware hierfür.

Viel billiger ginge es vermutlich auch dann nicht mehr, wenn man das Rad noch einmal selbst erfinden wöllte, also z.B. irgendeinen anderen "Mini-Computer" (RaspberryPi o.ä.) nehmen und RTKNAVI darauf zum Laufen bringen würde ...

[ssquare_de]

Ein Hallo in die Runde,

(seit langem mal wieder;-) )

ab November sollen auch, neben den NVS-Modulen, von SkyTaq endlich preiswerte? RTK-Module erhältlich sein.
Die Energieeffizienz wird schon beworben, hoffentlich weden die auch kosteneffizient sein... ....wobei SkyTraq es da eigentlich bislang immer vergleichsweise angenehm ruhig angehen liess....

http://www.skytraq.com.tw/news/news2015Sep29.html

Ich würde nur zuvor noch prüfen, ob nicht andere Hilfsmittel zur genauen Positionierung preiswerter und für den Anwengungsfall besser geeignet wären. (z.B. über Laserentfernungseinheiten)
Die stüort auch keine Abschattungen wie Überdachungen...)



Stefan

[chris]

Der von Stefan erwähnte Skytraq-Empfänger macht auch gleich die RTK-Verarbeitung selbst. Es muss nur noch für die Übertragung der seriellen Daten gesorgt werden. Der Preis ist leider noch nicht bekannt.

Hier ist eine Präsentation davon: http://navspark.mybigcommerce.com/content/SkyTraqRTKReceiverApplication.pdf

[4711Christian]

Hallo Forum, zwischen drinn ein Dankeschön für die rege Teilnahme
der Beitrag von Roland betreffend der Drohne mit dem Empfänger von Ublox ist sicher sehr interessant und dürfte technisch ähnlich sein wie die Ausführung von Skytraq.
Ublox:
Mit Ublox hab ich schon gestern gesprochen, da bewegt sich der Preis für einen NEO M8T grob bei ca. 33 Euro, Stückzahl unter 100.
Mit einem 2. Empfänger wäre auch die gewünschte Genauigkeit erreichbar und der M8T gibt auch die nötigen Rohdaten aus, damit man das verrechnen kann
noch in diesem Jahr kommt von UBlox was neues was sozusagen die Verechnung zwischen Rover und Basisstation automatisch macht
Skytraq:
Da hab ich heute mal nachgefasst und auch schon mal ein Datenblatt bekommen, die haben sozusagen das Produkt schon fast fertig, ein Prototypenboard solls noch
im Oktober geben, kostet ab ca. 500 $ und der Preis für einen Kleinserie ist offen. Allerdings können die das schon was Ublox in kürze bringen wird.

Eigentlich ist mein Job ja nur abzuklären, ob das und welchen Kostenrahmen machbar ist - jetzt kommt aber langsam echte Begeisterung auf

Das Maschinenkonzept sieht diverse Module vor, u.a. eben das wichtigste Navigationsmodul. UBlox bietet auch einen passenden WLan-Baustein an, wenn man mit dem M8T weitermacht,
müsste ein passender Prozessor her, der auch schnell genug ist. Gibts hier dazu Ideen?

Weiter vielen Dank.....

[Hagen.Felix]

... Skytraq: Da hab ich heute mal nachgefasst und auch schon mal ein Datenblatt bekommen, die haben sozusagen das Produkt schon fast fertig, ein Prototypenboard solls noch im Oktober geben, kostet ab ca. 500 $ und der Preis für einen Kleinserie ist offen. Allerdings können die das schon was Ublox in kürze bringen wird.

Sieht ganz danach aus, als würde NVS mit dem Lösungsansatz des NV08C-RTK nicht allzu lang allein bleiben ...

Vermutlich dürfte es auch bei SkyTraq so gelaufen sein, dass diejenigen Entwickler, welche schon vorher an den GNSS-Empfängern mit RTKLIB-kompatibler Rohdatenausgabe gearbeitet hatten, sich den Quelltext von RTKNAVI ordentlich zur Brust genommen haben, um diesen nicht nur auf ein bevorzugtes MCU-Modell zu kompilieren, sondern ihn auch gleich dahingehend zu ändern, dass die typischen Probleme von RTKNAVI mit L1-Empfängern (v.a. im kinematischen RTK) möglichst weitgehend minimiert werden.

In den vergangenen Jahren haben die SkyTraq-Empfänger mit RTKLIB-kompatibler Rohdatenausgabe bei den meisten Anwendern eine etwas schlechtere Figur abgegeben, verglichen etwa mit dem NV08C-CSM sowie den entsprechenden Modellen von u-blox (6T, 7P, M8N, M8T).

Aber vielleicht gehört dieser Nachteil nun der Vergangenheit an, wenn SkyTraq jetzt beide Teile (GNSS-Empfänger und RTK-Engine) selbst zusammenfügt ...

[4711Christian]

Hallo Felix, Du schreibst das mit den Varianten mit den Rohdaten in der Vergangenheit immer Problem auftraten. Was genau ist da das Problem?
Gruss, Christian