RTK Reference Station - stacja referencyjna RTK

Opis

Stacja referencyjna SparkFun RTK jest idealnym rozwiązaniem do precyzyjnej geolokalizacji, pomiarów i odniesienia czasu. Pozwala niezwykle łatwo skonfigurować serwer NTRIP o stałej lokalizacji, udostępniając system RTK, a nawet do pracy jako serwer NTP.

RTK to skrót od Real Time Kinematics. Odbiornik pozycjonowania satelitarnego zdolny do RTK pobiera sygnały z globalnych systemów nawigacji satelitarnej (GNSS) wraz ze strumieniem danych korekcyjnych w celu uzyskania lepszej dokładności pozycjonowania. GNSS obejmuje satelity GPS (USA), GLONASS (Rosja), Beidou (Chiny), Galileo (Europa) oraz specjalne dodatkowe satelity (np. SBAS i QZSS). Sygnały te same w sobie zapewniają dokładność pozycjonowania na poziomie ok 30 cm. Odbiornik RTK odbiera dodatkowy strumień danych RTCM (Real Time Correction Message), a następnie oblicza lokalizację urządzenia z dokładnością do 1 cm w czasie rzeczywistym. RTK działa najlepiej, gdy dane korekcyjne są generowane lokalnie, a dokładność odbiornika pogarsza się wraz ze wzrostem odległości (linii bazowej) między nim a "bazą" generującą poprawki. Dzięki zaledwie kilku minutom konfiguracji, stacja referencyjna SparkFun umożliwia lokalne generowanie danych korekcyjnych i udostępnianie ich przez Ethernet.

Stacja referencyjna oparta jest na ESP32-WROOM i wielozakresowym module GNSS u-blox ZED-F9P. Działa na tym samym oprogramowaniu open-source, co inne produkty RTK firmy SParkFun. Stacja ma łączność Ethernet 10/100 Mb/s i może być zasilana przez Power-over-Ethernet (PoE). Karta microSD jest podłączona za pośrednictwem 4-bitowego interfejsu SDIO, co zapewnia dużą szybkość odczytu i zapisu. Moduł GNSS u-blox ZED-F9P jest podłączony za pośrednictwem szybkiego interfejsu SPI, co również zapewnia o dużą szybkość przesyłania danych GNSS. Na płytce umieszczono również koprocesor kryptograficzny ATECC608A, aby umożliwić napisanie własnego oprogramowania układowego i używać stacji referencyjnej do wydobywania kryptowalut lub kosmicznych stacji pogodowych lub do zabezpieczania i uwierzytelniania danych GNSS. Stacja referencyjna może również działać jako serwer NTP. Posiadanie własnego serwera NTP pozwala komputerom w sieci Ethernet osiągnąć znacznie dokładniejszą synchronizację zegara. Stacja domyślnie obsługuje DHCP, ale jeżeli istnieje potrzeba nadania jej stałego adresu IP - DNS, brama i maska podsieci są również konfigurowalne.

Urządzenie zaprojektowano tak, aby było solidnie wykonane i łatwe w użytku w laboratoriach. Elektronika (z wyjątkiem wyświetlacza Qwiic OLED) jest zamontowana na pojedynczej płytce drukowanej. Antena WiFi i Bluetooth ESP32, antena GNSS i wyjście impulsu czasowego są połączone za pomocą solidnych złączy SMA. Połączenia IO są wykonane za pomocą wytrzymałego złącza 3,5 mm z połączeniami śrubowymi. Wyjście impulsu taktującego SMA ma domyślnie napięcie 3,3 V, ale w razie potrzeby można je skonfigurować na 5 V i jest odpowiednie dla 100 kHz (ale nie w trybie NTP, który jest skonfigurowany na 1 Hz). Krawędź karty microSD lekko wystaje po włożeniu, co ułatwia jej wysuwanie i ponowne wkładanie. Do tego dochodzi niestandardowa obudowa z wytłaczanego aluminium z obrobionymi panelami końcowymi i szczelinowymi kołnierzami, dzięki czemu można łatwo zainstalować stację referencyjną w odpornej na warunki atmosferyczne obudowie na dachu lub w szafie serwerowej.

Stacja ma wiele opcji zasilania. Może być zasilana przez dowolne lub wszystkie połączenia USB ESP32, połączenie USB u-blox ZED-F9P, oddzielny port zasilania USB-C z tyłu, Power-over-Ethernet (36V do 57V), pin 5V na złączu IO. Złącze antenowe GNSS SMA zapewnia 5 V dla dołączonej aktywnej anteny L1/L2. Stacja referencyjna zapewnia wykrywanie zwarcia i rozwarcia oraz ochronę kabla antenowego.

Urządzenie może być używane w wielu trybach, w tym jako:

• Stacja bazowa GNSS z NTRIP - poprawki RTCM są wysyłane do Caster przez Ethernet
• Serwer NTP (Network Time Protocol) - dostarczanie bardzo dokładnych danych czasowych za pośrednictwem sieci Ethernet
• Odbiornik pozycjonowania GNSS (dokładność do 30 cm) - znany również jako "Rover"
• Pozycjonowanie GNSS z RTK (dokładność 1,4 cm) - znane również jako "Rover z poprawką RTK" - przy użyciu danych korekcyjnych NTRIP RTCM przez Ethernet lub z telefonu przez Bluetooth
• Klient GNSS NMEA/UBX TCP - wysyłanie danych nawigacyjnych NMEA i/lub UBX do zdalnego serwera przy użyciu protokołu TCP przez Ethernet

Tak duża różnorodność i wielofunkcyjność sprawia, że stacja referencyjna znajduje szerokie zastosowanie w projektach związanych z pozycjonowanie GNSS. Pełna dokumentacja oraz przykłady użycia dostępne są na stronie produktu.

Właściwości

• Procesor ESP32-WROOM, złącze antenowe SMA WiFi/BT RP-SMA
• Wielozakresowy moduł GNSS u-blox ZED-F9P z komunikacją SPI
• Gniazdo kart microSD, 4-bitowy interfejs SDIO
• Ethernet WIZnet W5500, 10/100 Mbps z automatyczną negocjacją
• Koprocesor kryptograficzny ATECC608A
• Wyświetlacz OLED
• Wyjście SMA Time Pulse
  • Domyślnie 3,3 V
  • Konfigurowalne dla 5V
  • Maksymalna częstotliwość wyjściowa 100 kHz
  • Wyjście 1Hz w trybie NTP
• Złącze antenowe SMA GNSS
  • Zasilanie 5V dla aktywnej anteny
  • Wykrywanie zwarcia
  • Wykrywanie otwartego obwodu
• Niestandardowa obudowa z aluminium
  • Stopień ochrony IP42
  • Do użytku na zewnątrz wymagana jest obudowa odporna na warunki atmosferyczne
• Naklejki przednie i tylne z efektem matowym
• Zasilanie:
  • ESP32 złącze USB typu C
  • Złącze USB typu C u-blox GNSS
  • Tylne złącze zasilania USB typu C
  • Power-over-Ethernet (36V - 57V)
  • Złącze śrubowe we/wy 5 V (maks. 5,5 V)

W zestawie

• Stacja referencyjna w obudowie
• Antena pomiarowa GNSS L1/L2/L5
• Kabel RG58 TNC-SMA (10 m)
• Antena SMA WiFi/Bluetooth
• Karta microSD 32 GB (klasa 10)
• Zasilacz USB-C (ładowarka 5V 1A)
• Kabel USB-C (A-C, 2 m)
• Kabel Ethernet (CAT-6, 1 m)