RTK GPS (PX4 інтеграція)

Реальний кінематичний час (RTK) забезпечує точність GPS на рівні сантиметрів. Ця сторінка пояснює, як RTK інтегрується в PX4.

TIP

Інструкції щодо використання RTK GPS наведені в розділі Периферійне обладнання > RTK GPS.

Загальний огляд

RTK використовує виміри фази несучої хвилі сигналу, а не інформаційний вміст сигналу. Він покладається на одну вихідну станцію для надання корекцій у реальному часі, які можуть працювати з кількома мобільними станціями.

Для налаштування RTK з PX4 потрібні два модулі RTK GPS та даталінк. Закріплена на землі GPS-одиниця називається Базою, а повітряна одиниця - Ровером_. Базова одиниця підключається до QGroundControl (через USB) та використовує даталінк для передачі поправок RTCM до транспортного засобу (за допомогою повідомлення MAVLink GPS_RTCM_DATA). На автопілоті пакети MAVLink розпаковуються та надсилаються до пристрою Rover, де вони обробляються для отримання рішення RTK. On the autopilot, GPS_RTCM_DATA packets are reassembled according to the MAVLink fragment and sequence fields before the RTCM byte stream is forwarded to the Rover unit, where it is processed to get the RTK solution.

Канал передачі даних зазвичай має підтримувати швидкість висхідної лінії зв’язку 300 байт на секунду (додаткову інформацію див. у розділі Швидкість передачі даних у висхідній лінії зв’язку).

Підтримувані GPS-модулі RTK

Список пристроїв, які ми тестували, можна знайти в посібнику користувача.

INFO

Більшість пристроїв поставляється з двома варіантами: базою та ровером. Переконайтеся, що ви обрали правильний варіант.

Автоматична конфігурація

Стек GPS PX4 автоматично налаштовує модулі GPS для надсилання та отримання правильних повідомлень через UART або USB в залежності від того, куди підключений модуль (до QGroundControl або автопілота).

As soon as the autopilot receives GPS_RTCM_DATA MAVLink messages, it reassembles fragmented packets when needed and then forwards the RTCM data to the attached GPS module over existing data channels (a dedicated channel for correction data is not required).

INFO

Інструмент конфігурації модуля RTK U-Center від u-blox не потрібний/не використовується!

INFO

Both QGroundControl and the autopilot firmware share the same PX4 GPS driver stack. На практиці це означає, що підтримку нових протоколів і/або повідомлень потрібно додавати лише в одному місці.

GPS_RTCM_DATA handling

If you are sending RTCM corrections to PX4 yourself, follow the MAVLink GPS_RTCM_DATA definition:

• Each MAVLink packet carries up to 180 bytes of RTCM data.
• If the RTCM payload exceeds 180 bytes, split it across up to 4 packets using the Fragment ID and Sequence ID (encoded in GPS_RTCM_DATA.flags). Every packet except the last one must be filled to its maximum 180-byte capacity; only the final packet may be partially filled.
• PX4 reassembles fragmented packets according to the MAVLink rules and supports out-of-order delivery for one in-progress fragmented message at a time.
• A fragmented message is considered complete when either 4 fragments with the same Sequence ID have been received, or when you receive a partial fragment and you have already recieved all the fully-packed fragments that precede it (by Fragment ID) in the current sequence.
• If the RTCM payload length is an exact multiple of 180 bytes and uses fewer than 4 fragments, the sender must still send a final zero-length fragment to mark completion. A 720-byte payload (all 4 fragments full) is complete after the last fragment is received.
• As a compatibility fallback for older QGroundControl builds that omit that final zero-length fragment, PX4 also flushes a buffered RTCM message to the GNSS when a GPS_RTCM_DATA message with a different Sequence ID arrives, but only if the buffered fragments are a gap-free run of full 180-byte fragments starting at fragment 0.

Current limitations:

• PX4 keeps only one in-progress fragmented GPS_RTCM_DATA message at a time. A packet with a different sequence_id starts a new buffer.
• Stale partial state is dropped after 1 second if the rest of the fragments do not arrive.
• The legacy exact-multiple compatibility fallback only works if another sequence_id arrives before that 1 second timeout. Otherwise the buffered partial message is dropped.

RTCM повідомлення

QGroundControl налаштовує базову станцію RTK на вивід наступних рамок RTCM3.2, кожну з частотою 1 Гц, якщо не вказано інше:

• **1005 - Координати станції XYZ для точки антени (Базова позиція), 0.2 Гц.
• **1077 - Повні псевдодальності GPS, фази несучої, Доплер та сила сигналу (висока роздільна здатність).
• **1087 - Повні псевдодальності ГЛОНАСС, фази несущої, Доплер і сила сигналу (висока роздільна здатність).
• 1230 - Зміщення фаз коду ГЛОНАСС.
• Повні псевдодальності GLONASS, фази несущої, Доплер і сила сигналу (висока роздільна здатність)
• 1127 - Повні псевдодальності BeiDou, фази несущої, Доплер і сила сигналу (висока роздільна здатність)

Uplink datarate(Швидкість передачі даних вгору)

The raw RTCM messages from the base are packed into a MAVLink GPS_RTCM_DATA message and sent over the datalink. Максимальна довжина кожного повідомлення MAVLink становить 182 байти. Залежно від RTCM-повідомлення, повідомлення MAVLink майже ніколи не заповнюється повністю.

Повідомлення про базову позицію RTCM (1005) має довжину 22 байти, тоді як інші всі мають змінну довжину, залежно від кількості видимих супутників та кількості сигналів від супутника (лише 1 для однодіапазонних пристроїв, наприклад, M8P). Оскільки в будь-який момент часу максимальна кількість видимих супутників з будь-якої констеляції становить 12, то за реальних умов теоретично достатньо максимальної швидкості передачі даних в 300 байт/с.

Якщо використовується MAVLink 1, для кожного повідомлення RTCM, незалежно від його довжини, надсилається повідомлення GPS_RTCM_DATA розміром 182 байти. Внаслідок цього приблизна вимога до пропускної здатності каналу зв'язку складає близько 700 байт на секунду. Це може призвести до насичення каналу зв'язку на модулях телеметрії з низькою пропускною здатністю напівдуплексного режиму (наприклад, телеметричні радіозв'язки 3DR).

Якщо використовується MAVLink 2, будь-який порожній простір у повідомленні GPS_RTCM_DATA видаляється. Отримана вимога до пропускної здатності для передачі вгору становить приблизно ту ж величину, що і теоретичне значення (близько 300 байт на секунду).

TIP

PX4 автоматично переключається на MAVLink 2, якщо контрольна станція та модулі телеметрії підтримують це.

MAVLink 2 слід використовувати на каналах з низькою пропускною здатністю для хорошої продуктивності RTK. Необхідно вдбати про те, щоб впевнитися, що ланцюжок телеметрії використовує MAVLink 2 на всіх етапах передачі даних. Ви можете перевірити версію протоколу, використовуючи команду mavlink status у системній консолі:

nsh> mavlink status
instance #0:
        GCS heartbeat:  593486 us ago
        mavlink chan: #0
        type:           3DR RADIO
        rssi:           219
        remote rssi:    219
        txbuf:          94
        noise:          61
        remote noise:   58
        rx errors:      0
        fixed:          0
        flow control:   ON
        rates:
        tx: 1.285 kB/s
        txerr: 0.000 kB/s
        rx: 0.021 kB/s
        rate mult: 0.366
        accepting commands: YES
        MAVLink version: 2
        transport protocol: serial (/dev/ttyS1 @57600)