Rutronik Adapter Board – RAB4 für RTK
Zentimetergenaue Positionierung in Echtzeit
Eine genaue Positionsbestimmung ist für viele Applikationen von immenser Bedeutung und wird immer wichtiger, beispielsweise im Hinblick auf autonom fahrende Fahrzeuge. Mit Echtzeitkinematik (Real-Time Kinematic, RTK) steht eine Technologie zur Verfügung, die im Vergleich zu herkömmlichen Multi-GNSS-Systemen wesentlich genauer ist und wirtschaftlich immer attraktiver wird. Mit dem RAB4 haben die Experten von Rutronik System Solutions in Zusammenarbeit mit dem Rutronik Wireless Competence Center ein Adapter Board entwickelt, mit dem die Leistungsfähigkeit von RTK schnell getestet und mit einem führenden Multi-GNSS-Empfänger verglichen werden kann, ohne eine eigene Hardware entwerfen zu müssen. Das beschleunigt die Vorentwicklungsphase, reduziert Kosten und Anwendungen gelangen schneller zur Marktreife. Weiterer Vorteil: Das RAB4 ist durch eine Arduino-Schnittstelle mit anderen Boards von Rutronik System Solutions einfach zu kombinieren, sodass vielfältige Ansätze verfügbar sind, das eigene Entwicklungsvorhaben zu realisieren.
Funktionsweise von RTK und Einsatzgebiete
RTK ist eine Technologie, die die Genauigkeit von Satellitensystem-Positionen mithilfe einer Basisstation, die Korrekturdaten an einen sich bewegenden Empfänger sendet, erhöht. Diese Korrekturdaten können sowohl von einer lokalen Basisstation, zum Beispiel mittels Wi-Fi, Bluetooth oder NR+ kommen, als auch über eine Internetverbindung von einem Korrekturdienst eines Drittanbieters per Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (NTRIP) empfangen werden. Solche SAPOS Netzwerke sind in 14 der 16 Bundesländer in Deutschland kostenfrei nutzbar. Private Korrekturdatenanbieter ermöglichen eine länderübergreifende Versorgung und eine abermals bessere technische Performance. Im Vergleich zu üblichen GNSS-Empfängern, die oftmals nur eine Positionsbestimmung pro Sekunde vornehmen, sind bei RTK bis zu 200 Fix/s möglich. Das führt dazu, dass die Technologie eine Genauigkeit von ein bis zwei Zentimetern auch bei sich schnell bewegenden Fahrzeugen erreicht.
Zielmärkte & Applikationen von RTK:
- Landwirtschaftsmaschinen
- Autonom fahrende Fahrzeuge
- Drohnen
- Rasenmähroboter
- Servicefahrzeuge wie Fahrbahnmarkierungsmaschinen oder Winterdienste
Vorteile von RTK:
- Präzisere Positionsbestimmung
- Echtzeit-Positionierung
- Mehrere Satellitensysteme stehen zur Auswahl, auch das europäische Navigationssatelliten- und Zeitgebungssystem Galileo
- Vielseitig in Outdoor-Applikationen einsetzbar
Zeigen, was möglich ist: Rover mittels RAB4 und App bewegen
Die Experten von Rutronik System Solutions haben zur Demonstration der Leistungsfähigkeit der Technologie RTK und des RAB4 einen eigenen Rover entwickelt. Dieser lässt sich einfach via App bedienen und zentimetergenau steuern. Das RAB4 wird dafür mittels Arduino-Schnittstelle mit dem RDK3 von Rutronik System Solutions, einem Base Board, das eine Wireless-Verbindung mittels Bluetooth® Low Energy ermöglicht, kombiniert. Via Bluetooth sendet die Referenzstation, die gemessene GNSS-Position in einem Echtzeitprotokoll an den Rover. Dadurch kennt der Rover die Entfernung zur Referenzstation und kann mittels relativer Position zur Basisstation zentimetergenau im Garten navigieren. Die Verlegung eines Drahtes im Boden als Begrenzung ist somit nicht erforderlich.
Das Applikationsbeispiel wird erstmals am Stand von Rutronik auf der embedded world 2024 zu sehen sein und kann selbst gesteuert werden.
RAB4 vereint beste Komponenten für RTK-Applikationen
Auf dem Adapter Board von Rutronik System Solutions kommen ausschließlich modernste Bauteile aus dem Portfolio von Rutronik zum Einsatz. Mit dem UM980 von Unicore ist ein hochpräzises RTK-Positionierungsmodul integriert, das auf der neusten Generation des GNSS-SoC NebulasIV basiert. Es bietet mit 50 Hz eine hohe Positionsbestimmungsrate und unterstützt alle verfügbaren GNSS-Frequenzen. Durch die integrierte Anti-Interferenz-Einheit sind auch komplexe Umgebungen mit drohenden Multi-Path-Effekten wie Stadtgebiete kein Problem. Dank dieser Eigenschaften eignet sich das UM980 hervorragend für hochpräzise Navigations- und Positionierungsanwendungen.
Um eine absolute Positionierung zu evaluieren, befindet sich auf dem RAB4 ein 4G-LTE-Modul mit integriertem Standard-Multi-GNSS-Empfänger der LE910-Serie von Telit Cinterion. Weiterer Vorteil: Entwicklern ist es somit möglich, die Ausgaben des GNSS-Empfängers mit denen des RTK-Empfängers direkt zu vergleichen und Rückschlüsse auf die Notwendigkeit von Verbesserungen für die jeweilige Anwendung zu ziehen, ohne mehrere Entwicklungskits unterschiedlicher Hersteller nutzen zu müssen. Zudem ist auf dem RAB4 eine Prepaid SIM-Karte vorhanden, welche mit 100 MB Datenvolumen vorgeladen ist. Aufgrund dieser Kombination können NTRIP-Korrekturdaten aus dem Internet bezogen werden. Der Betrieb einer eigenen Referenzstation ist daher nicht notwendig.
Kombinieren leicht gemacht
Aufgrund der Arduino-Schnittstelle ist das Adapter Board einfach zu kombinieren. So auch mit den Base und Adapter Boards von Rutronik System Solutions. Dank des modularen Konzepts sind vielfältige Ansätze möglich, um das eigene Entwicklungsvorhaben schnell, günstig, einfach, aber technisch anspruchsvoll umzusetzen.
So ist mit der Kombination aus RDK3 und RAB4 sowohl eine ortsungebundene Nutzung mittels 4G Internetverbindung zu einem öffentlichen Netzwerk aus Korrekturdaten als auch eine örtlich begrenzte Nutzung mittels Bluetooth® Low Energy realisierbar, die für einige Anwendungen wie einem Rasenmähroboter ausreichend ist.
Denkbar ist beispielsweise auch eine Verknüpfung mit dem Adapter Board Text To Speech, dessen Herzstück Hard- und Software von Epson und durch die Experten von Rutronik System Solutions angepasst worden ist. Mithilfe des Boards ist eine Sprachausgabe zu Akkustand, Verbindungsproblemen oder einer Information zu bevorstehenden Wartungsintervallen in bis zu zwölf Sprachen schnell umzusetzen und erhöht die Benutzerfreundlichkeit.
Vorteile des RAB4:
- Hardware für die Entwicklung von Proof-of-Concepts
- Keine eigene Entwicklung von Hardware notwendig
- Reduziert Kosten, beschleunigt Vorentwicklungsphase und Anwendungen gelangen schneller zur Marktreife
- Leistungsfähigkeit von RTK schnell und einfach testen
- Dank Arduino-Schnittstelle leicht kombinierbar beispielsweise mit dem RDK3 von Rutronik System Solutions
- Alle verwendeten Komponenten befinden sich auf der Linecard von Rutronik
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