Mit Real-Time Kinematic die Position bestimmen

Eine ungenaue Positionsbestimmung ist eine potenzielle Fehlerquelle. Einige Applikationen in den Bereichen Landwirtschaft, Bau- und Vermessungswesen, Geologie und Robotik oder auch der Katastrophenschutz lassen sich jedoch nur dann realisieren, wenn die entsprechende Präzision gegeben ist. Mit Real-Time Kinematic (RTK) wird jetzt eine Technologie wirtschaftlich attraktiv, die in Echtzeit eine hochpräzise Positionsbestimmung bis auf rund 2 cm ermöglicht. Diese Art der Positionsbestimmung bietet enormes Potenzial bei der Effizienzsteigerung und Ressourcenschonung, allerdings ist die Technologie äußerst komplex.

Beschleunigung der RTK-Technologieintegration

Rutronik System Solutions hat sich gemeinsam mit dem Wireless Competence Center der Thematik angenommen und mit dem RAB4 ein Adapter Board für RTK-Anwendungen geschaffen, das Unternehmen einen schnellen Zugang zu dieser zukunftsweisenden Technologie ermöglicht.

Damit Kunden, die sich eine RTK-Lösung für ihre Anwendungen zwar vorstellen könnten, aber ob der Komplexität eines entsprechenden Systems zögern, hat Rutronik System Solution in enger Zusammenarbeit mit dem Wireless-Bereich das RAB4 entwickelt. Dabei handelt es sich um ein Adapter-Bord mit dessen Hilfe die Leistungsfähigkeit der Technologie schnell getestet werden kann, ohne eine eigene Hardware entwickeln zu müssen. Das reduziert den Zeitaufwand sowie die Kosten in der Vorentwicklungsphase und Applikationen gelangen schneller zur Marktreife. Ein weiterer Vorteil des RAB4 ist die einfache Kombinierbarkeit mit anderen Entwicklerboards von Rutronik System Solutions, wie dem RDK3 dank Arduino-Schnittstelle. Gekoppelt an das RDK3 ist zum Beispiel eine relative Positionierung mittels Bluetooth Low Energy-Verbindung möglich.

Technische Details zum RAB4 von Rutronik

Zu den Kernelementen des RAB4 gehört das GNSS-Modul UM980 von Unicore, ein präzises Multikonstellation/Multifrequenz RTK-Positionierungsmodul, das auf dem GNSS-SoC NebulasIV basiert. Es unterstützt alle derzeit verfügbaren Konstellationen und Frequenzen (GPS/BDS/GLONASS/Galileo/QZSS) und unterstützt mit einer RTK-Datenaktualisierungsrate von 50 Hz das Modul PPP, einschließlich E6 HAS und BDS B2b. Sofortige RTK-Initialisierungstechnologie, 60 dB Narrowband-Störungsunterdrückung und -erkennung und Heading2- sowie SA-Positionierungstechnologie sorgen für eine stabile und schnelle Verbindung.

Um die RTK-Technologie vollumfänglich und unabhängig nutzen zu können, ist eine Internet-Verbindung erforderlich, die das zweite Kernelement, das Telit Cinterion LTE C1 ThreadX GNSS Modul mit 2G/3G-Fallback ermöglicht. Dieses Modul bietet eine 3GPP-rel10-Plattform und ist bereits für MTC-Funktionen gemäß 3GPP Rel.12 konzipiert. Über USB 2.0 HS, UART und benutzerdefinierbare GPIOs erlaubt es eine einfache Integra-tion mit Peripheriegeräten und Aktoren. Die integrierten TCP/IP- und UDP/IP-Stacks sorgen für eine schnelle und unterbrechungsfreie Datenübertragung.

Selbst die für den integrierten NanoSIM Card Connector von JAE benötigte SIM-Karte (mit 100 MB Datenvolumen) liefert der Distributor den Anwendern gleich mit – so können die Entwickler das Board sofort in Betrieb nehmen.

Auf dem RAB4 sind drei Antennen von 2J vorinstalliert, um bei der Vorentwicklung testen zu können, welches Modell für die geplante Anwendung relevant ist:

• Cellular 4G LTE/3G/2G MIMO Magnetic Mount Antenna (2J6924MA): Speziell für die drahtlose MIMO-Technologie entwickelt und abgestimmt, ist die Doppelkabelantenne in der Lage mehr als ein Datensignal gleichzeitig zu senden und zu empfangen. Mit der IP67/IP69-Schutzart eignet sie sich auch für Anwendungen im robusteren Umfeld wie etwa landwirtschaftlichen Maschinen.
• GPS/GNSS/SBAS/RTK/L1/L2 Dome-Antenne mit Magnetmontage (2J7C01MC2F): Sie arbeitet präzise und liefert Genauigkeit im Zentimeterbereich aufgrund der Kombination von Precise Point Positioning (PPP) L1 und L2 mit RTK. Gerade im Bereich der Land- und hydrografischen Vermessungsanwendungen ist dieses Bauteil passend, da es Fehlerkorrekturen in Echtzeit verwendet und gleichzeitig zentimetergenaue Positionsdaten beibehält.
• GPS/GLONASS/BeiDou/QZSS/Galileo/IRNSS/L1/L5 Dome Antenne (2J7C01MC3F): Dieses Modell eignet sich für gängige, hochpräzise Signaltechnologien und deckt alle wichtigen GNSS-Bänder ab. Dabei arbeitet die Hochleistungsantenne bei einem Stromverbrauch von 48 mW energieeffizient. Auch hier ermöglicht die IP67/IP69-Schutzart den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen.

Aus der Nische zum Massenmarkt

Bisher galt RTK als zu komplex und kostenintensiv, um die Technologie als interessante Alternative für Positionierungsanwendungen jenseits von Nischenmärkten wie der Landwirtschaft einzusetzen. Rutronik geht davon aus, dass sich die Wahl der Positionierungstechnologie erheblich ändern wird. RTK ermöglicht eine absolute Positionierung sowie die Realisierung von völlig neuen, (teil-)automatisierten Anwendungen. Dieser Aspekt in der Kombination mit der positiven Preisentwicklung macht es sehr wahrscheinlich, dass sich RTK in den Zukunftsmärkten Smart City, Smart Gardening und Smart Agriculture als alleinige Technologie durchsetzen könnte.

Auch im Marktsegment Automotive erwartet Rutronik, dass RTK innerhalb der nächsten Jahre bisher genutzte Technologien weitestgehend abgelöst hat. Gerade bei sich ausweitenden Smart City-Lösungen, die zum Beispiel auf eine intelligente Parkplatzsuche oder die effiziente Koordinierung von Einsatzfahrzeugen setzen, macht jeder Zentimeter plus oder minus den Unterschied.

Durch das Gesamtpaket aus Board und einer umfangreichen Dokumentation bietet Rutronik interessierten Kunden nun einen vereinfachten Zugang zu dieser vielversprechenden Technologie.