O poziționare imprecisă constituie o sursă potențială de erori. Cu toate acestea, unele aplicații din agricultură, construcții și topografie, geologie și robotică, precum și controlul dezastrelor pot fi realizate numai dacă este disponibilă o precizie corespunzătoare. Cu ajutorul Real-Time Kinematic (RTK), o tehnologie devine acum atractivă din punct de vedere economic, permițând poziționarea de înaltă precizie până la aprox. 2 cm, în timp real. Acest tip de poziționare oferă un imens potențial pentru creșterea eficienței și conservarea resurselor, dar este și o tehnologie extrem de complexă. Împreună cu Centrul de competență wireless (Wireless Competence Centre), Rutronik System Solutions a abordat această problemă și a creat RAB4, o placă adaptoare pentru aplicații RTK care oferă companiilor acces rapid la această tehnologie de pionierat.
De la idee la placă
De mai mulți ani, distribuitorul Rutronik este conștient de importanța deosebită a cinematicii în timp real și de influența sa pozitivă asupra aplicațiilor și piețelor țintă, cum ar fi AGV-urile, dronele, roboții și agricultura inteligentă. Centrul de competență wireless al Rutronik oferă nu numai soluții de ultimă oră bazate pe produse de la Unicore Communication, ci și consultanță personalizată pentru produse și sisteme, care evidențiază, de asemenea, concepte de antene, surse de alimentare și transmiterea prin radio a datelor privind valorile de corecție. Rutronik se poate baza pe portofoliul a circa 250 de alți furnizori de electronice și poate, astfel, să alcătuiască un sistem GNSS complet provenit dintr-o singură sursă pentru fiecare aplicație specifică – de la serverul Xeon de înaltă performanță și gestionarea dispozitivelor bazate pe cloud cu reguli opționale de geolocație până la LED-ul de stare.
Rutronik System Solution a dezvoltat RAB4 în strânsă cooperare cu divizia wireless pentru a-i ajuta pe clienții care și-ar dori o soluție RTK pentru aplicațiile lor, dar ezită din cauza complexității unui astfel de sistem. Aceasta este o placă adaptoare care poate fi utilizată pentru a testa rapid performanța tehnologiei fără a fi nevoie să dezvoltați propriul hardware. Se reduc, astfel, timpul și costurile implicate în faza de pre-dezvoltare, iar aplicațiile ajung mai repede la maturitatea pieței. Un alt avantaj al RAB4 este că poate fi ușor combinat cu alte plăci de dezvoltare de la Rutronik System Solutions, cum ar fi RDK3, datorită interfeței Arduino. Cuplată la RDK3, de exemplu, este posibilă o poziționare relativă utilizând o conexiune Bluetooth Low Energy.
Ce își dorește dezvoltatorul cel mai mult
Elementele de bază ale RAB4 includ modulul GNSS UM980 de la Unicore, un modul de poziționare RTK de înaltă precizie multi-constelație/multi-frecvență bazat pe GNSS SoC NebulasIV. Acesta suportă toate constelațiile și frecvențele disponibile în prezent (GPS/BDS/GLONASS/Galileo/QZSS). Cu o rată de actualizare a datelor RTK de 50Hz, modulul suportă PPP, inclusiv E6 HAS și BDS B2b. Tehnologia de inițializare RTK instantanee, rejectarea și detectarea interferențelor în banda îngustă de 60dB și Heading2 și tehnologia de poziționare SA de înaltă precizie asigură o conexiune stabilă și rapidă.
Pentru a utiliza complet și independent tehnologia RTK, este necesară o conexiune la internet, care este permisă de al doilea element de bază, modulul Cinterion LTE C1 ThreadX GNSS cu fallback 2G/3G de la Telit. Modulul oferă o platformă 3GPP rel10 de înaltă calitate și este deja proiectat pentru funcții MTC în conformitate cu 3GPP Rel.12. Acesta permite cu ușurință conectarea la periferice și actuatoare prin USB 2.0 HS, UART și GPIO personalizabile. Stivele TCP/IP și UDP/IP integrate asigură transmiterea rapidă și neîntreruptă a datelor.
Distribuitorul furnizează clienților săi și cartela SIM pentru a fi utilizată cu un conector NanoSIM de la JAE integrat pe placa de dezvoltare (cu un volum de date de 100 MB), permițând dezvoltatorilor să pună imediat placa în funcțiune.
Pentru a putea testa care model este cu adevărat relevant pentru aplicația planificată în timpul pre-dezvoltării, pe placa RAB4 sunt preinstalate trei antene diferite de la 2J:
- Antenă celulară 4G LTE/3G/2G MIMO cu montare magnetică (2J6924MA): Special dezvoltată și adaptată pentru tehnologia wireless MIMO, această antenă este capabilă să transmită și să recepționeze simultan mai multe semnale de date. Cu gradul său de protecție IP67/IP69, este potrivită și pentru aplicații în medii mai dure, cum ar fi utilajele agricole.
- Antenă omnidirecțională, tip cupolă, GPS/GNSS/SBAS/RTK/L1/L2 cu montare magnetică (2J7C01MC2F): Impresionează prin precizia și acuratețea ridicată (la nivel de centimetru) datorită combinației tehnologiilor PPP (Precise Point Positioning) L1 și L2 cu RTK. Această antenă este opțiunea ideală în cazul aplicațiilor de topografie terestră și hidrografică deoarece utilizează corecția erorilor în timp real, menținând în același timp date de poziționare precise la nivel de centimetru.
- Antenă omnidirecțională tip cupolă GPS/GLONASS/BeiDou/QZSS/Galileo/IRNSS/L1/L5 (2J7C01MC3F): Și acest model este proiectat pentru tehnologii de semnalizare avansate, de înaltă precizie și acoperă toate benzile GNSS majore. Antena ultraperformantă impresionează prin consumul redus de energie (48mW) și randamentul constant ridicat. Și aici, clasa de protecție IP67/IP69 permite utilizarea acesteia în medii dificile.
De la nișă la producția de serie
Până în prezent, tehnologia RTK era considerată prea complexă și costisitoare pentru a fi utilizată ca o alternativă interesantă pentru aplicații de poziționare în afara unor piețe de nișă precum agricultura. Însă, potrivit Rutronik, în următorii ani se va produce o schimbare semnificativă în alegerea tehnologiilor de poziționare.
De exemplu, RTK oferă posibilitatea de a asigura poziționarea absolută a utilajelor agricole, AGV-urilor sau roboților și permite realizarea de aplicații complet noi, (parțial) automatizate. Acest aspect, combinat cu tendința pozitivă a prețurilor, face foarte probabil ca RTK să se impună ca singura tehnologie în viitoarele piețe de tip Smart City (Oraș inteligent), Smart Gardening (Grădinărit inteligent) și Smart Agriculture (Agricultură inteligentă).
Rutronik se așteaptă, de asemenea, ca în următorii ani, RTK să înlocuiască în mare măsură tehnologiile utilizate anterior în segmentul pieței auto. Fiecare centimetru în plus sau în minus face diferența, în special în cazul extinderii soluțiilor pentru orașe inteligente, cum ar fi căutarea inteligentă a locurilor de parcare sau coordonarea eficientă a vehiculelor de intervenție.
Cu pachetul complet de plăci și documentație cuprinzătoare, Rutronik oferă clienților interesați un acces extrem de simplificat la această tehnologie promițătoare și permite dezvoltarea de noi segmente de piață.
RTK – pe scurt și concis
RTK utilizează două receptoare GNSS pentru localizare: un receptor de bază și un receptor “rover”. Receptorul de bază se află într-o poziție fixă și primește semnale de la sateliți pentru a obține informații despre poziție. Aceste semnale, sau date de corecție, conțin informații despre abaterile de la valoarea așteptată, de exemplu din cauza condițiilor atmosferice. Pentru a face acest lucru, stația de bază își calculează propria poziție folosind semnalele primite de la sateliții GNSS și le compară cu poziția sa fixă cunoscută. Sunt recunoscute erorile și abaterile și este generat un semnal de corecție, care este transmis în timp real către receptorul “rover”.
“Roverul” este amplasat acolo unde trebuie măsurată poziția, de exemplu în vehicul. Aceasta înseamnă că, de obicei, are o poziție mai degrabă mobilă decât fixă. Ambele receptoare comunică între ele prin intermediul unei conexiuni wireless. În acest fel, receptorul mobil primește datele de corecție de la receptorul de bază și poate crește precizia calculării poziției.
Comunicația dintre cele două receptoare are loc prin intermediul unei stații de bază, astfel încât este necesară, în acest caz, doar o conexiune la internet. Este selectată întotdeauna stația cu cel mai puternic semnal la momentul solicitării.
Autor: Stephan Menze, Head of Global Innovation Management la Rutronik
Rutronik | https://www.rutronik.com
