GNSS-Empfänger
GNSS-Empfänger
Heiße, kalte und warme Starts
Heiße, kalte und warme Starts Ein Kaltstart bedeutet, bei null anzufangen – ohne Informationen über ungefähre Koordinaten, Satellitenalmanache, Datum oder Ähnliches. Ein Warmstart erfolgt, wenn all diese Daten verfügbar sind. Ein Heißstart geht noch einen Schritt weiter – er beinhaltet auch Ephemeridendaten. Die Startzeit wird vom Einschalten bis zur Verfügbarkeit der Anwendung gemessen. Ein Kaltstart dauert üblicherweise etwa 30 Sekunden, ein Warmstart 5–15 Sekunden und ein Heißstart nur 1–2 Sekunden. Daher ist die Minimierung der Startzeit ein häufiges Ziel. Idealerweise sollte man immer mit aktuellen Ephemeriden beginnen. Der Haken dabei: Ephemeridendaten sind nur etwa vier Stunden gültig, mit einigen Tricks vielleicht 24 Stunden. Daher ist es nicht sinnvoll, sie lange zu speichern. Woher bekommt man also aktuelle Ephemeriden? Natürlich aus dem Internet. Hier kommen AGPS- und AGNSS-Systeme ins Spiel – sie laden aktuelle Ephemeriden und präzise Zeitangaben über das Internet herunter. Da Heißstarts eine Internetverbindung erfordern, wie sieht es mit Warmstarts aus? Das ist möglich, wenn man Almanache (die 1–2 Monate gültig sind) zusammen mit ungefähren Koordinaten und dem Jahr (die nicht so schnell veralten) speichert. Aber hier liegt das Problem: Wann soll der Receiver die Almanache speichern? Geschieht es beim Herunterfahren, muss der Receiver vor dem Abschalten benachrichtigt werden – oder er benötigt eine Notstromversorgung, um die Daten zu speichern. Die Alternative ist, die Daten regelmäßig zu speichern, was einen speziellen Speicher erfordert. Häufiges Schreiben erfordert einen batteriegepufferten statischen Speicher, da die meisten Flash-Speicher bei häufigem Überschreiben an Leistung verlieren. Deshalb verwenden manche Empfänger Flash-Speicher und benötigen keine Backup-Batterie, während andere statischen Speicher verwenden, der eine solche Batterie benötigt. Kaltstartprobleme Es gibt auch ein ungewöhnliches Problem mit Warmstarts: Wenn Sie den Empfänger ausschalten und ihn dann mehr als 300 km weit bewegen, bevor Sie ihn wieder einschalten, kann der Startvorgang sehr lange dauern. Der Grund: Die gespeicherte Position ist stark abgewichen. Daher empfiehlt sich nach einem Standortwechsel ein Kaltstart. Die meisten Empfänger verfügen über Befehle, um einen Kaltstart zu erzwingen. Arten der Notstromversorgung Empfänger verwenden Lithiumbatterien oder Superkondensatoren (auch Ultrakondensatoren genannt) zur Notstromversorgung. Platinen ohne diese Komponenten nutzen entweder Flash-Speicher oder unterstützen lediglich Kaltstarts. Lithium-Batterien Einige Platinen verfügen über einen Halter für Lithium-Knopfzellen wie MC621, SC621 oder V364. Diese Zellen sind als wiederaufladbare und nicht wiederaufladbare Varianten erhältlich. Nicht wiederaufladbare Zellen halten je nach Luftfeuchtigkeit, Batteriequalität (Leckstrom) und Stromverbrauch des Empfängers 1–2 Jahre. Wiederaufladbare Zellen werden im Betrieb des Empfängers aufgeladen und halten typischerweise 5–10 Jahre. Ein großer Nachteil von Lithiumbatterien: Sie können nicht in großen Mengen per Luftfracht transportiert werden. Lithium ist brennbar und lässt sich nicht mit Wasser löschen. Deshalb liefern wir die Empfänger ohne Batterien – die Kunden kaufen diese vor Ort. Die Alternative: Superkondensatoren Superkondensatoren müssen auch nach 10 Jahren nicht ausgetauscht werden. Sie lassen sich problemlos per Luftfracht transportieren – sogar in großen Mengen – und sind leichter zu löten. Deshalb setzen wir sie anstelle von Batterien ein. Hochleistungskondensatoren sind jedoch groß – oft größer als die Platine selbst. Daher verwenden wir kompakte Kondensatoren mit geringerer Kapazität. Auf kleinen Platinen speichern sie genügend Energie für 30–60 Minuten – ausreichend für einen schnellen Neustart oder eine Stromunterbrechung. Auf größeren Platinen sind die Kondensatoren größer und halten 1–2 Tage – genug, um das System über Nacht herunterzufahren. Beim Kauf einer Platine sollte man also prüfen, was sie verwendet: einen Batteriehalter oder einen Superkondensator. © Eltehs SIA 2025
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Nebel IV UC9810
Nebulas IV UC9810 ist Unicores proprietärer GNSS-SoC der neuen Generation, der HF-, Basisband- und hochpräzise Algorithmen integriert. Durch die Nutzung der 22-nm-Prozessarchitektur, eines leistungsstarken Multimode-Basisband-GNSS-Prozessors und eines integrierten Mikroprozessors bietet der Chip herausragende Leistung bei gleichzeitig niedrigem Stromverbrauch . Der UC9810 unterstützt 1408 Kanäle und empfängt zahlreiche Signale, darunter GPS L1C/A, L1C, L2C, L2P(Y), BDS B1I, B2I, B3I, B1C, B2a, B2b, L5, GLONASS G1, G2, G3, Galileo E1, E5a, E5b, E6 und QZSS L1, L2, L5 sowie das L-Band. Die integrierte RTK-Matrix-Verarbeitungstechnologie ermöglicht eine verbesserte RTK-Positionierung und -Orientierung im Zentimeterbereich über alle Frequenzen und Systeme hinweg. Dank seiner engen Integration, hohen Leistung, des geringen Stromverbrauchs und der kompakten Bauform ist Nebulas IV die ideale Lösung für technisch anspruchsvolle Hochpräzisionsanwendungen wie Drohnen, Mähroboter, Präzisionslandwirtschaft, Vermessung, Kartierung, intelligentes Fahren und Zeitmessung. Nebulas IV unterstützt eine Vielzahl externer Schnittstellen, die nahezu alle gängigen Anwendungsschnittstellen abdecken, darunter DMA, Timer, Watchdog, Batterie, SDRAM, Flash, CAN, Netzwerk, UART, SPI, I2C, Kilometerzähler und frei konfigurierbare GPIOs. Schlüsseltechnologien Dualprozessor-Architektur mit primär-sekundärer asynchroner Architektur Dedizierter RTK-Matrixprozessor UPF-Energiespartechnologie Gemeinsamer Erfassungs- und Verfolgungsalgorithmus für alle Systeme und Frequenzen Störungsunterdrückung (Jammschutz) RTKKEEP-Technologie Merkmale Integriertes GNSS-SoC für alle Frequenzbereiche, HF + Basisband und hochpräzise Algorithmen Extrem kleine Abmessungen von 7 × 7 mm bei einer minimalen Leiterplattenfläche von nur 12 × 16 mm. Extrem niedriger Stromverbrauch von 300 mW 1408 Kanäle und bis zu 100 Hz Datenaktualisierungsrate Systemweite, frequenzübergreifende On-Chip-RTK-Positionierung und Dual-Antennen-Kurslösung Unterstützt GPS L1C/A/L1C/L2C/L2P(Y)/L5, BDS B1I/B2I/B3I/B1C/B2a/B2b, GLONASS G1/G2/G3, Galileo E1/E5a/E5b/E6, QZSS L1/L2/L5 SBASL-Band Leistung Kanäle 1408 Kanäle Frequenzen GPS L1C/A/L1C/L2C/L2P(Y)/L5 BDS B1I/B2I/B3I/B1C/B2a/B2b GLONASS G1/G2/G3 Galileo E1/E5a/E5b/E6 QZSS L1/L2/L5 SBAS L-Band Abmessungen 7 × 7 mm Kaltstart und weniger als 12 Sekunden TTFF und weniger als 12 Sekunden RTK-Initialisierungszeit und weniger als 5 Sekunden Positionsgenauigkeit Einzelpunktpositionierung (RMS) Horizontal: 1,5 m / Vertikal: 2,5 m DGPS (RMS) Horizontal: 0,4 m / Vertikal: 0,8 m RTK (RMS) Horizontal: 0,8 cm + 1 ppm / Vertikal: 1,5 cm + 1 ppm Initialisierungszuverlässigkeit und > 99,9 % Differenzialdaten RTCM V3.0, 3.1, 3.2, 3.3 Datenaktualisierungsrate 100 Hz Zeitgenauigkeit 2,5 ns (1σ) Stromverbrauch 300 mW (Einzelantenne) Kursgenauigkeit 0,2°/1 m Basislinie © Eltehs SIA 2024
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Unicore UPrecise-Anwendung
UPrecise-Anwendung von Unicore Laden Sie das Konfigurationsprogramm von Unicore herunter, installieren Sie es und führen Sie es aus ( verwenden Sie „Speichern unter“ ). UPRECISE-V2.0.1037 Wählen Sie die englische Sprache mit der Schaltfläche CH/EN oben im Programmbildschirm aus. Schließen Sie die UM980/UM982-Karte an den USB-Anschluss Ihres PCs an. Sie wird in der Dropbox von UPrecise als neuer COM-Port erkannt. Drücken Sie die Schaltfläche „Verbinden“ am unteren Rand des Programmbildschirms, um eine Verbindung herzustellen. Sobald die Verbindung hergestellt ist, werden die Daten des GNSS-Moduls im Datenstromfenster angezeigt. Sie können den Datenstrom anhalten, um vergangene Daten zu analysieren oder neue Konfigurationsbefehle im Befehlszeilenfenster einzugeben. Um diese Befehle an das GNSS-Modul zu senden, drücken Sie die Eingabetaste auf Ihrer PC-Tastatur. Diese Funktion ist nützlich, um das GNSS-Modul für erweiterte Anwendungen zu konfigurieren oder es für den normalen GNSS-Gebrauch auf die Werkseinstellungen zurückzusetzen. Weitere Einzelheiten finden Sie im UPrecise-Benutzerhandbuch. Verwendung des UM982-Moduls als Einzelantennen-GNSS für die Basisstation zur Bereitstellung von RTCM-Daten Das UM982 wird standardmäßig mit diesem Modus ausgeliefert. Bei Anschluss an einen Autopiloten wird es jedoch so konfiguriert, dass es normale GNSS-Daten und Daten zur beweglichen Basislinie der Gierachse für das Fahrzeug liefert. Um das UM982 GNSS mit einem PC unter Verwendung von Mission Planner oder QGC zu verbinden, verwenden Sie ein USB-Kabel. Geben Sie in UPrecise die folgenden Befehle in die Konfigurationszeile ein und drücken Sie anschließend die Eingabetaste: GPGGA COM1 1 Modus Basiszeit 60 2 2,5 rtcm1006 com3 1 rtcm1033 com3 1 rtcm1074 com3 1 rtcm1124 com3 1 rtcm1084 com3 1 rtcm1094 com3 1 Saveconfig Diese Aktion startet eine Standortbestimmung per GPS. Ohne Konfigurationsänderung startet das UM982 die Standortbestimmung bei jedem Einschalten neu. Nach Abschluss der Standortbestimmung sendet das UM982 RTCM-Korrekturdaten über den USB-Anschluss. Im obigen Modusbefehl: 60 ist die Zeit in Sekunden, die alle vom UM982 ermittelten Positionsbestimmungen innerhalb eines Bereichs horizontaler und vertikaler Genauigkeit liegen müssen, damit die Vermessung als abgeschlossen erklärt werden kann. 2 ist die horizontale Genauigkeit in Metern; alle Fixpunkte müssen innerhalb dieses Bereichs liegen, damit die Vermessung als abgeschlossen erklärt werden kann. 2,5 ist die vertikale Genauigkeit, die für alle Fixpunkte zur Durchführung der Vermessung erforderlich ist. Durch die Reduzierung der Präzisionseinstellungen verlängert sich die Gesamtdauer der Messung. Bei Anwendung dieser Methode auf dem Prüfstand kann die Messung unter Umständen nie abgeschlossen werden oder extrem hohe Präzisionswerte (d. h. geringere Genauigkeit) erfordern. Im Allgemeinen bieten die angezeigten Werte eine Genauigkeit im Dezimeterbereich oder besser. Nach jedem Neustart des UM982 oder nach einer größeren Bewegung (20 Meter oder mehr) muss dieser Befehl (gefolgt vom Befehl „saveconfig“) erneut ausgeführt werden, um eine neue Messung für den jeweiligen Standort zu starten. Schalten Sie das Gerät nun aus oder trennen Sie es vom Stromnetz und öffnen Sie den Mission Planner. Wählen Sie im Setup-Tab des Mission Planners die Option „RTK/GPS-Eingang“, um eine Verbindung zum UM982 herzustellen. Verbinden Sie ihn über den COM-Port, an dem auch der USB-Anschluss des UM982 angeschlossen ist. Stellen Sie die Baudrate auf 115200 ein und klicken Sie auf „Verbinden“. Stellen Sie sicher, dass das Kontrollkästchen „ublox M8/F9P autoconfig“ deaktiviert ist, bevor Sie die Verbindung herstellen. Nach der Verbindung mit Mission Planner werden die Kontrollkästchen der Satellitenkonstellation grün, was die erfolgreiche Erfassung der Satelliten in den jeweiligen GNSS-Systemen signalisiert. Zusätzlich wird ein Balkendiagramm mit der Signalstärke jedes Satelliten der Konstellation sowie dessen Position auf einer Karte angezeigt. Sobald die RTK-Daten vom GNSS-System des Fahrzeugs verarbeitet wurden, ändert sich ihr Status auf dem Head-up-Display (HUD) der Bodenstation von „RTK float“ zu „RTK fixed“, was ihre Einsatzbereitschaft signalisiert. „RTK float“ bedeutet, dass Korrekturdaten verwendet werden, die höchste Genauigkeit aber noch nicht erreicht ist. Zurücksetzen auf Werkseinstellungen. Geben Sie über die Konfigurationsbefehlszeile die folgenden Befehle präzise ein und drücken Sie anschließend die Eingabetaste auf Ihrer Tastatur: FRESET GPGGA COM1 0.2 GPRMC COM1 0.2 AGRICA COM1 0.2 config com1 230400 saveconfig © Eltehs SIA 2023
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Was ist das Prinzip hinter RTK GNSS?
RTK GNSS (Real-Time Kinematic Global Navigation Satellite System) ist ein hochmodernes Satellitenpositionierungsverfahren mit hoher Genauigkeit. Es basiert auf der Berechnung der Entfernung zwischen einer Basisstation und einem Feldempfänger oder Rover, um eine präzise Positionsbestimmung zu ermöglichen. Mit RTK GNSS lassen sich Fehlertoleranzen von bis zu 1 cm erreichen. Dies macht es zur idealen Wahl für Branchen wie Bauwesen, Landwirtschaft und Vermessung, in denen Genauigkeit und Zuverlässigkeit unerlässlich sind. RTK GNSS nutzt mehrere Satellitensignale, indem es die von der Basisstation und dem Rover empfangenen Signale vergleicht, um die Position beider zu berechnen. Darüber hinaus arbeitet der gesamte Prozess in Echtzeit, d. h. die Ergebnisse werden sofort angezeigt, während Sie Daten im Feld erfassen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass RTK GNSS eine revolutionäre Technologie darstellt, die viele Branchen durch die Bereitstellung zuverlässiger und präziser Positionsdaten transformiert und so zu mehr Effizienz und Produktivität beigetragen hat. Was ist das Prinzip von RTK GNSS und wie wird damit eine hochpräzise Satellitenpositionierung erreicht? Um Echtzeit-Kinematik-GNSS (RTK-GNSS) zu verstehen, ist es wichtig, dessen Funktionsweise zu kennen. RTK-GNSS misst die Phasendifferenz der Trägersignale zwischen zwei GNSS-Empfängern: einer festen Basisstation mit bekannter Position und einem mobilen Rover-Empfänger, der eine hochpräzise Positionierung benötigt. Die Feststation empfängt Signale von GNSS-Satelliten und generiert anhand ihrer bekannten Position Korrekturdaten. Diese Daten werden in Echtzeit an den mobilen Rover-Empfänger gesendet. Mithilfe dieser Korrekturdaten kann der Rover-Empfänger die durch atmosphärische Störungen verursachten Fehler in den Satellitensignalen eliminieren und so seine Positionsgenauigkeit deutlich verbessern. Einer der Hauptvorteile von RTK GNSS für Anwendungen wie Vermessung, Kartierung, Bauwesen und Präzisionslandwirtschaft ist die zentimetergenaue Positionsbestimmung in Echtzeit, ohne dass eine Nachbearbeitung der Daten erforderlich ist. Dadurch ist es ein äußerst nützliches Werkzeug für Echtzeitanwendungen, bei denen Geschwindigkeit und Genauigkeit entscheidend sind. Wenn Sie nach einer zuverlässigen und effizienten Methode für hochpräzise Positionierung suchen, sollten Sie RTK GNSS unbedingt in Betracht ziehen. Welche Anwendungsgebiete hat RTK GNSS und warum ist hohe Präzision in diesen Branchen wichtig? RTK GNSS (Real-Time Kinematic Global Navigation Satellite System) ist eine hochpräzise Positionierungstechnologie, die Positionsdaten in Echtzeit mit hoher Genauigkeit liefert. Diese Technologie findet Anwendung in verschiedenen Branchen wie Vermessung, Kartierung, Bauwesen, Präzisionslandwirtschaft und unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs). In Branchen wie der Vermessung und Kartierung ist eine hochpräzise Positionierung von größter Bedeutung, um die exakte Platzierung von Infrastruktur und Grenzen zu gewährleisten. Im Bauwesen spielt RTK GNSS eine entscheidende Rolle für die Genauigkeit bei Aushub-, Pflaster- und Planierungsarbeiten. Die präzise Platzierung von Versorgungsleitungen wie Wasser- und Stromleitungen wird durch RTK GNSS sichergestellt. In der Präzisionslandwirtschaft wird RTK GNSS zur Steuerung von Landmaschinen wie Traktoren und Sprühgeräten eingesetzt, die Saatgut, Dünger und Pflanzenschutzmittel präzise ausbringen können. Dies gewährleistet optimale Erträge bei gleichzeitig effizienter Ressourcennutzung und Abfallreduzierung. Wie funktioniert RTK GNSS bei der Berechnung der Position sowohl der Basisstation als auch des Rovers und welcher Vorteil liegt in der Echtzeitmessung? Suchen Sie Informationen zu RTK-GNSS (Real-Time Kinematic Global Navigation System)? RTK-GNSS basiert auf dem Prinzip der Triangulation und nutzt mehrere GNSS-Satelliten, um die genaue Position eines fahrenden Fahrzeugs zu bestimmen. Das System benötigt eine Basisstation mit einem kompatiblen GNSS-Empfänger an einem festen, bekannten Standort sowie einen weiteren Empfänger am Fahrzeug. Echtzeitmessungen mit RTK-GNSS bieten zahlreiche Vorteile für Positionierungs- und Vermessungsanwendungen. Die sofortigen Ergebnisse ermöglichen die schnelle Erkennung und Korrektur von Messfehlern, wodurch der Zeitaufwand für Benutzereingriffe reduziert und die Effizienz und Produktivität von Vermessungen gesteigert werden. RTK-GNSS ist ein wertvolles Werkzeug für verschiedene Anwendungen, darunter Präzisionslandwirtschaft, Bauwesen und Vermessung, da es Fehler in der Laufzeit der empfangenen Signale, atmosphärische Bedingungen und Hindernisse im Signalweg korrigieren kann und so genauere und präzisere Messungen ermöglicht. Welche Auswirkungen hat RTK GNSS auf Branchen, die auf Satellitenpositionierung angewiesen sind, und wie hat es die Produktivität und Datenzuverlässigkeit verbessert? Die Echtzeitkinematik (RTK) GNSS-Technologie hat verschiedene Branchen, die auf Satellitenpositionierung angewiesen sind, maßgeblich beeinflusst, insbesondere Vermessung, Landwirtschaft, Bauwesen und Transport. Ein Vorteil der RTK-GNSS-Technologie ist die präzisere Positionierung und schnellere Erfassung von Standortdaten im Vergleich zu herkömmlichen GPS-Systemen. Diese höhere Genauigkeit und Geschwindigkeit ermöglichen mehr Effizienz und Produktivität in diesen Branchen. In der Vermessung und im Bauwesen können Vermesser mithilfe der RTK-GNSS-Technologie Referenzpunkte schnell und genau lokalisieren, was zu schnelleren und präziseren Bauprojekten führt. In der Landwirtschaft können Landwirte die RTK-GNSS-Technologie nutzen, um genaue Karten ihrer Felder zu erstellen, hilfsbedürftige Pflanzen zu identifizieren und Bewässerungssysteme zu optimieren. Auch im Transportwesen hat der Einsatz der RTK-GNSS-Technologie in Navigationssystemen zu effizienteren Routen und einem geringeren Kraftstoffverbrauch geführt. Insgesamt hat die Implementierung der RTK-GNSS-Technologie die Datenzuverlässigkeit und -genauigkeit in diesen Branchen verbessert und ihnen ermöglicht, Projekte effizienter und effektiver abzuschließen. Dies hat zu höherer Produktivität, Kosteneinsparungen und besseren Ergebnissen für Unternehmen und Organisationen geführt, die auf Satellitenpositionierungstechnologie angewiesen sind.
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u-blox GNSS-Modul
Die schnellste Lösungsrate bietet der NEO-M9V – 50 Hz. Der NEO-M9Q hält höchsten Temperaturen stand – bis zu 105 Grad Celsius. Der NEO-M9L wird die längste Produktionslebensdauer haben. Der Einzelfrequenzempfänger mit Rohmessausgang ist der NEO-M8T. Die genaueste Zeitangabe liefert das ZED-F9T-10B. Die zuverlässigste Zeitmessung erfolgt mit dem LEA-M8F. Die genauesten Koordinaten liefert das ZED-F9P. Der beste Empfänger für UDR ist der NEO-M9V. Der beste Empfänger für ADR ist der ZED-F9R. Der günstigste Empfänger ist der SAM-M8Q , der auch über eine eingebaute Antenne verfügt. Der teuerste Empfänger ist der ZED-F9R. Den geringsten Stromverbrauch ohne Antenne hat der MAX-M10M. Den geringsten Stromverbrauch mit Antenne hat das Modell SAM-M10Q. Das kleinste Empfängermodul gehört zur MAX-Familie, beispielsweise das MAX-M10M. Das größte Empfängermodul gehört zu den LEA- und ZED-Familien. © Eltehs SIA 2023
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U-blox GNSS RTK und PPP
RTK-Empfänger im Vergleich: Die besten GNSS-Lösungen für Präzisionslandwirtschaft, Drohnen und Geopositionierung Bei der Auswahl des idealen RTK-Empfängers für Ihre Anforderungen ist es wichtig, dessen Hauptmerkmale zu verstehen. Dieser Leitfaden bietet einen detaillierten Vergleich der führenden RTK-Empfänger mit Einzel- und Zweifrequenzbetrieb und hebt deren Funktionen und Leistung hervor. Ob in der Präzisionslandwirtschaft, der Drohnenkartierung oder in Geodatenanwendungen – diese Empfänger bieten zuverlässige GNSS-Positionierungslösungen. Einzelfrequenz-RTK-Empfänger: NEO-M8P Produktübersicht: Der NEO-M8P ist ein leistungsstarker Einzelfrequenz-RTK-Empfänger, der für Anwendungen entwickelt wurde, die eine präzise und zuverlässige Positionsbestimmung erfordern. Er findet breite Anwendung in verschiedenen Branchen, darunter Landwirtschaft, Kartierung und Vermessung, und bietet dank seiner Kernfunktionen hervorragende Ergebnisse. Hauptmerkmale: Reparaturzeit: Bis zu 60 Sekunden für Dual-System-Setups innerhalb von 1 km. GPS-basierte Positionsbestimmung: Bis zu 3,5 Minuten. Reichweite: Bis zu 10 km von der Basisstation entfernt. Genauigkeit: 2,5 cm + 1 mm pro Kilometer Entfernung von der Basis. Der NEO-M8P eignet sich perfekt für Projekte, bei denen die Präzision zweier Frequenzen nicht entscheidend ist, aber dennoch ein hohes Maß an Genauigkeit und Zuverlässigkeit erforderlich ist. Dualfrequenz-RTK-Empfänger: ZED-F9P, ZED-F9R und ZED-F9H Produktübersicht: Für höchste Genauigkeit und kürzere Fixzeiten sind die Dualfrequenz-RTK-Empfänger ZED-F9P , ZED-F9R und ZED-F9H optimal. Diese Empfänger sind für Anwendungen konzipiert, die eine hochpräzise GNSS-Positionierung erfordern, und können in verschiedenen Branchen wie Präzisionslandwirtschaft, Drohnenvermessung und Geodatenkartierung eingesetzt werden. Hauptmerkmale: Reparaturzeit: Bis zu 10 Sekunden bei Dual-System-Konfigurationen. GPS-basierte Positionsbestimmung: Bis zu 30 Sekunden. Betriebsreichweite: Bis zu 20 km von der Basisstation mit hoher Genauigkeit, bis zu 50 km mit reduzierter Genauigkeit. Genauigkeit: 1 cm + 1 mm pro Kilometer Entfernung von der Basis. Diese Empfänger eignen sich perfekt für Großprojekte, die Zweifrequenzfähigkeiten für eine schnelle und genaue Positionierung über große Entfernungen erfordern. Was ist Point Perfect (SPARTN)? Der Point Perfect- Service, auch bekannt als SPARTN , nutzt die Empfänger ZED-F9P und ZED-F9R . Es handelt sich um einen kostenpflichtigen Service mit einer horizontalen Genauigkeit von 6 cm, ideal für präzise Geopositionierung. Hauptmerkmale: Reparaturzeit: Bis zu 45 Sekunden. Horizontale Genauigkeit: 6 cm. Abgedeckte Regionen: Europa, die USA, Kanada, Südkorea und Australien. Hinweis: Für diesen Service ist ein zusätzliches Abonnement erforderlich, er bietet jedoch zuverlässige GNSS-Dienste mit hoher Genauigkeit. Was ist der CLAS-Service (Japan)? Der CLAS (Centimeter-Level Augmentation Service) ist ein exklusiver Service in Japan , der mit den Empfängern ZED-F9P und ZED-F9R funktioniert. Hauptmerkmale: Reparaturzeit: Bis zu 70 Sekunden. Horizontale Genauigkeit: 4 cm. Verfügbarkeit des Dienstes: Nur in Japan verfügbar. Der CLAS- Dienst ist eine ausgezeichnete Wahl für hochpräzise Positionierung innerhalb Japans und liefert zuverlässige GNSS-Daten für Fachleute in der Geoinformations- und Landwirtschaftsbranche. © Eltehs SIA 2023
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U-blox GNSS-Module: Funktionen, Optionen, Frequenzen
NEO-M8L-xxA – dies ist ein Kfz-Empfänger, NEO-M8L-xxB – vereinfacht, mit einem herkömmlichen Quarzgenerator anstelle eines TCXO und in einer Standardversion. NEO-M8P-0 – funktioniert nur im Rover- und Fahrbasismodus, NEO-M8P-2 kann auch im stationären Basismodus verwendet werden. Der NEO-M8T verfügt im Vergleich zum LEA-M8T über einen zusätzlichen Antennenverstärker. NEO-M8Q (außer NEO-M8Q-01A) und SAM-M8Q verfügen im Vergleich zu MAX-M8Q über einen zusätzlichen Antennenverstärker und Filter. ZED-F9T-00B unterstützt L1/B1I/L2/E5b/B2I, während ZED-F9T-10B L1/B1C/L5/E5a/B2a unterstützt (ohne L2-GLONASS-Empfang). Daher benötigen sie unterschiedliche Antennen. LEA-F9T kann in beiden Versionen (L2 und L5) betrieben werden, jedoch nicht gleichzeitig; es kann entweder L2 oder L5 verwendet werden. Zusätzlich gibt es eine Version von LEA-F9T-10B mit einem erweiterten Temperaturbereich bis +105 Grad Celsius. F9P . Eine Version von L1/L5 ist geplant, ähnlich wie ZED-F9T-10B. Firmware-Updates Die Empfänger LEA-6T-1 , M8F , M8T , M8N , M8J , M8L , M8P , M8U , M9L , M9N , M9V , F9P , F9H , F9R , F9T und F10T unterstützen Firmware-Updates. Aktuelle Firmware-Updates können für die Modelle M8L , M8U , M9N , M9L , M9V , F9P , F9H und F9R von der u-blox-Website heruntergeladen werden. Es wird empfohlen, bei diesen Empfängern die Firmware-Version zu überprüfen und sie gegebenenfalls zu aktualisieren. Passive Antennen und EMV-Schutz Wie im Abschnitt über Störungen beschrieben, erfordert ein guter Schutz vor Störungen außerhalb des Frequenzbandes zwei Filter und ein Schutzgehäuse für den Empfänger und die Hochfrequenzschaltungen. Jede aktive Antenne verfügt notwendigerweise sowohl über einen Filter (SAW) als auch über einen Verstärker (LNA). Daher bieten aktive Antennen in Kombination mit einem Filter im Empfänger oder auf der Platine einen guten Schutz. Alle Dualfrequenz- Empfänger von Ublox (Serien F9 und F10) sind nur mit aktiven Antennen kompatibel. Da diese Empfänger über einen internen Antennenfilter verfügen, sind sie vor elektromagnetischen Störungen geschützt. Alle Ublox-Empfänger mit einer Frequenz (Serie 6, 7, 8, M8, M9 und M10) können sowohl mit aktiven als auch mit passiven Antennen verwendet werden. Die Empfänger 6T , M8F , NEO-M8T , M8N , NEO-M8Q , M8P , M9N , M9V , M10Q und M10S (sowie der weniger verbreitete M8J) verfügen über zusätzliche Antennenverstärker und Filter. Diese Empfänger sind bei Verwendung aktiver Antennen am besten vor Störungen geschützt. Darüber hinaus können sie auch mit passiven Antennen erfolgreich eingesetzt werden. Die Empfänger M8S und LEA-M8T enthalten lediglich einen Filter. Sie sind bei Verwendung aktiver Antennen gut gegen Störungen geschützt; für den Betrieb mit passiven Antennen ist ein zusätzlicher Verstärker auf der Platine erforderlich. Die Empfänger MAX-M8Q , M8L und M8U (sowie die weniger verbreiteten Modelle M8C , M8W , M8M , NEO-M8Q-01 A, M9L und M10M ) verfügen weder über einen Antennenverstärker noch über einen Filter. Sie sind mit aktiven Antennen kompatibel; für den Betrieb mit passiven Antennen benötigen sie jedoch einen Filter und einen Verstärker auf der Platine. Darüber hinaus gibt es Empfänger der SAM- und CAM-Familien mit eingebauter passiver Antenne. Diese Empfänger verfügen unabhängig vom Modell über einen Antennenfilter und einen Verstärker. Signale und Frequenzen Verschiedene Empfänger empfangen unterschiedliche Signale. Frequenzen und Signale wurden im AbschnittL1, L2, L5, L3 und den einfachen L-Frequenzbändern beschrieben. Zur Erinnerung: Das beste Signal ist das neueste, derzeit Beidou-3 (B1C und B2A), und das schlechteste ist das älteste, GLONASS. 6T : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz) 8Q, 8M, 8C : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz), GLONASS G1 (1598,062–1605,375 MHz), jeweils nur ein System. GPS ist naturgemäß besser als GLONASS. M8P : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz), GLONASS G1 (1598,062-1605,375 MHz), BEIDOU B1I (1561.098 MHz), nur 2 Systeme gleichzeitig. Sind entsprechende RTK-Korrekturen vorhanden, empfiehlt sich GPS + BEIDOU. Beachten Sie jedoch, dass die RTK-Methode eine exakte Übereinstimmung der Basis- und Roversignale erfordert. Die Korrekturen müssen daher B1I-konform sein, wobei B1-Korrekturen sowohl B1I als auch B1C bedeuten können. Sind keine B1I-Korrekturen vorhanden, wird üblicherweise GPS und GLONASS verwendet. M8F : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz), GLONASS G1 (1598,062-1605,375 MHz), EIDOU B1I (1561.098 MHz), nur 2 Systeme gleichzeitig. Für höhere Genauigkeit ist GPS+BEIDOU besser geeignet. Was Spoofing angeht … Scriptkiddies können in der Regel nur GPS fälschen, daher ist GLONASS+BEIDOU zum Schutz vor Spoofing besser. M8S, M8C, M8Q, M8W, M8T, M8J, M8M, M8N, M8L, M8U : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz), GLONASS G1 (1598,062-1605,375 MHz), GALILEO E1 (1575,420 MHz), BEIDOU B1I (1561.098 MHz) – nur 3 Systeme gleichzeitig. Es empfiehlt sich, auf GLONASS zu verzichten und stattdessen GPS + GALILEO + BEIDOU zu nutzen. Sollte jedoch mit Spoofing zu rechnen sein, ist es ratsam, auf GPS zu verzichten, da die meisten Spoofing-Angreifer nur dieses System manipulieren können. M9L, M9N, M9V : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz), GLONASS G1 (1598,062-1605,375 MHz), GALILEO E1 (1575,420 MHz), BEIDOU B1I (1561.098 MHz) – alle 4 Systeme gleichzeitig. M10M, M10S : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz), GLONASS G1 (1598,062-1605,375 MHz), GALILEO E1 (1575,420 MHz), BEIDOU B1I (1561.098 MHz) / B1C (1575.420 MHz) – alle 4 Systeme gleichzeitig. M10Q : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz), GLONASS G1 (1598,062-1605,375 MHz), GALILEO E1 (1575,420 MHz), BEIDOU B1C (1575,420 MHz) – alle 4 Systeme gleichzeitig. Für M9/M10 ist die Nutzung aller Systeme empfehlenswert. Bei zu erwartenden Spoofing-Angriffen sollte GPS jedoch deaktiviert werden, da die meisten Spoofing-Angreifer nur dieses System nutzen können. Hinsichtlich der Wahl zwischen B1I und B1C ist B1C genauer, bietet aber 1,5-mal so viele Satelliten wie B1I. Daher ist B1I für die Standortbestimmung in bebauten Straßenschluchten besser geeignet, während B1C hinsichtlich der Genauigkeit vorzuziehen ist. F9P, F9H, F9R : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz) / L2 (1227,600 MHz), GLONASS G1 (1598,062–1605,375 MHz) / G2 (1242,937–1248,625 MHz), GALILEO E1 (1575,420 MHz) / E5B (1207,140 MHz), BEIDOU B1I (1561,098 MHz) / B2I (1207,140 MHz) – Dualfrequenz L1/L2/E5B, hier gibt es keine Auswahlmöglichkeit. ZED-F9T-00B : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz) / L2 (1227,600 MHz), GLONASS G1 (1598,062–1605,375 MHz) / G2 (1242,937–1248,625 MHz), GALILEO E1 (1575,420 MHz) / E5B (1207,140 MHz), BEIDOU B1I (1561,098 MHz) / B1C (1575,420 MHz) / B2I (1207,140 MHz) – Dualfrequenz L1/L2/E5B, für höhere Genauigkeit besser B1C verwenden. ZED-F9T-10B : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz) / L5C (1176,450 MHz), NavIC L5 (1176,450 MHz), GLONASS G1 (1598,062-1605,375 MHz), GALILEO E1 (1575,420 MHz) / E5A (1176,450 MHz), BEIDOU B1I (1561.098 MHz) / B1C (1575.420 MHz) / B2A (1176.450 MHz) – Dualfrequenz L1/L5, besser B1C für höhere Genauigkeit verwenden und GLONASS vollständig deaktivieren (da es hier nur auf einer Frequenz arbeitet, schadet es der Lösung mehr, als es nützt). LEA-F9T : Dualmodus. Kann sowohl als ZED-F9T-00B (L1/L2/E5B) als auch als ZED-F9T-10B (L1/L5) verwendet werden. Aufgrund der höheren Genauigkeit wird die Option L1/L5 dringend empfohlen. F10T : GPS/QZSS/SBAS L1 (1575,420 MHz) / L5C (1176,450 MHz), NavIC L5 (1176,450 MHz), GLONASS G1 (1598,062-1605,375 MHz), GALILEO E1 (1575,420 MHz) / E5A (1176,450 MHz), BEIDOU B1C (1575,420 MHz) / B2A (1176,450 MHz) – Dualfrequenz L1/L5, hier gibt es keine Auswahlmöglichkeit. Wie bereits im Abschnitt L2 bzw. L5 beschrieben, sind einige Tricks erforderlich, um GPS L5C zu empfangen. Für die Empfänger ZED-F9T-10B, LEA-F9T und F10T wird dies in der folgenden Anwendungsbeschreibung erläutert: GPS L5-Konfiguration © Eltehs SIA 2023
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U-blox GNSS-Modul-Übersicht
Vergleich von GNSS-Empfängern: Verständnis von Einzelfrequenz- und RTK-Modellen Im Folgenden geben wir Ihnen eine kurze Beschreibung der Unterschiede. Ausführlichere Vergleichstabellen der Modelle finden Sie in der u-blox GNSS-Produktübersicht . Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Empfängertypen“ . Positionierung: Einzelfrequenzempfänger Einfrequenzempfänger normaler Genauigkeit – alle sind mehr oder weniger ähnlich und unterscheiden sich nur in den Optionen. M8N , M9N – Hochwertiger Einzelfrequenzempfänger, aktualisierbare Firmware, TCXO (temperaturkompensierter Quarzoszillator für stabilere Messungen), zusätzlicher Antennenverstärker und Filter 8Q, M8Q , M10Q – wie N, jedoch ohne Firmware-Update; beim 8Q fehlen außerdem ein zusätzlicher Antennenverstärker und Filter; NEO-M8Q-01A – Automobilversion M8J – wie N, aber mit einem normalen Quarz anstelle eines TCXO 8C, M8C – wie N, aber ohne Firmware-Update und mit normalem Quarzwerk (Bingo!), dem 8C fehlt außerdem ein zusätzlicher Antennenverstärker und Filter. M8W – wie N, jedoch ohne Firmware-Update und zusätzlichen Antennenverstärker und -filter, verfügt über integrierte Antennenleistung und -steuerung M8S – wie W, jedoch mit einem zusätzlichen Antennenfilter M10S – wie N, aber ohne Firmware-Update M8M, M10M – eine maximal kostengünstige Version (leer-leer), für diejenigen, die Wert auf den Preis und weniger auf die Genauigkeit legen. RTK: Zentimetergenau M8P und F9P sind RTK-Empfänger. Der M8P arbeitet mit einer Frequenz und im RTK-Modus bis zu 10–20 Kilometer von der Basisstation entfernt. Der F9P ist mit zwei Frequenzen ausgestattet und hat eine Reichweite von mehreren hundert Kilometern. Der M8P-0 ist eine vereinfachte Version und kann im Gegensatz zum M8P-2 keine Basisstationsfunktionen ausführen. RTK-Überschrift F9H – vereinfachte Version des F9P für Winkelmessgeräte. Mit einigen Einschränkungen kann es wahrscheinlich als Zweifrequenz-Nicht-RTK-Empfänger verwendet werden. Timing-Module 6T,M8T ,F9T , F10T – Module zur Zeit- und Frequenzausgabe. Das präziseste ist das Zweifrequenzmodul F9T, das RTK und PPP (PointPerfect) unterstützt. Das F10T ist ein reines Zweifrequenzmodul, das 6T ist veraltet. Alle diese Empfänger können Rohmesswerte ausgeben, sind also RTK-fähig (und auch RINEX-fähig). M8F – ein Frequenzausgangsmodul mit gesteuertem Generator (VCTCXO). Im Gegensatz zu anderen Empfängern liefert es über einen Tag eine stabile Frequenz mit einer Qualität von 100 ppb ohne GNSS-Empfang und 5 ppb während des Empfangs. Es kann einen externen Generator steuern, dessen Frequenz messen usw. Kurz gesagt: Wer es benötigt, versteht seinen Nutzen; alle anderen sollten wissen, dass dieser Empfänger am besten vor Spoofing geschützt ist und trotz Spoofing über einen gewissen Zeitraum hinweg präzise Zeitangaben liefert. Dead Reckoning RTK GNSS-Module Normale Messgenauigkeit: M9V – dies ist ein ADR- und UDR-Empfänger, d. h. er funktioniert sowohl mit als auch ohne Kilometerzähler. Außerdem kann dieser Empfänger ein Ergebnis mit einer Frequenz von 50 Hz ausgeben. M8L und M9L sind vereinfachte M9V-Module für den Automobilbereich, die ohne zusätzlichen Verstärker und Filter auskommen. Das M8L-xxB hingegen ist nicht für den Automobilbereich geeignet und durch einen herkömmlichen Quarzgenerator ohne Temperaturkompensation vereinfacht. M8U – Dies ist ein sehr einfacher Empfänger, ohne zusätzlichen Verstärker und Filter, mit einem normalen Quarzgenerator ohne Temperaturkompensation und ohne Eingang für einen Kilometerzähler, d.h. er kann nur UDR. Hohe Genauigkeit: F9R – Zweifrequenz-RTK-Empfänger, unterstützt nur ADR (mit Kilometerzähler) © Eltehs SIA 2023
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LEA, NEO, MAX, SAM, ZED
Kommen wir nun genauer zu den u-blox-Empfängern und ihren Namenskonventionen. Der Name des Empfängers ZED-F9P-04B-01 lässt sich wie folgt entschlüsseln: ZED – Familie (Pakettyp), F9 – Plattform/Generation (Hauptchipsatz im Inneren), P – Empfängermodell, 04 – Variante (empfangene Frequenzen und Firmware-Variante), B – Ausführung (zulässige Betriebstemperaturen), 01 – Fertigungsdetails. Weitere Details finden Sie in der u-blox GNSS-Produktübersicht. U-blox fertigt Module in verschiedenen Bauformen. Jede Bauform bietet in der Regel Pin-Kompatibilität über mehrere Generationen hinweg. Neuere Empfänger können ungenutzte Pins älterer Empfänger verwenden. LEA – Gehäusegröße 17,0 x 22,4 x 2,4 mm, LCC 28, Schnittstellen – UART, USB, SPI, DDC ZED – Gehäusegröße 17,0 x 22,0 x 2,4 mm, LGA 54, Schnittstellen – zwei UARTs, USB, SPI, DDC SAM – Gehäusegröße 15,5 x 15,5 x 6,3 mm, LGA 20, Module mit integrierter Patchantenne, Schnittstellen: UART, SPI NEO – Gehäusegröße 12,2 x 16,0 x 2,4 mm, LCC 24, Schnittstellen – UART, USB, SPI, DDC CAM – Gehäusegröße 9,6 x 14,0 x 1,95 mm, LCC 31, Module mit integrierter Patchantenne, Schnittstellen: UART, SPI, DDC MAX – Gehäusegröße 9,7 x 10,1 x 2,5 mm, LCC 18, Schnittstellen – UART, DDC Zur Erklärung: LCC steht für Leadless Chip Carrier (anschlussloser Chipträger). Dabei handelt es sich um einen Chip ohne Anschlüsse, der für die Oberflächenmontage mit Kontakten am Chiprand konzipiert ist. LGA steht für Land Grid Array (Land-Grid-Array). Auch dies ist ein Chip ohne Anschlüsse für die Oberflächenmontage, jedoch mit Kontakten über die gesamte Chipfläche in quadratischer Sockelanordnung. Das Leiterplattenlayout für LLC ist naturgemäß einfacher, während LGA bei gleicher Empfängergröße mehr Pins ermöglicht. Die ZED- und LEA-Familien sind nahezu gleich groß, jedoch verfügt der ZED über 54 LGA-Kontakte, während der LEA nur 28 LLC-Kontakte besitzt. Die Plattform bzw. Generation bezeichnet den Typ des Hauptchipsatzes, der die Leistungsfähigkeit des Empfängers bestimmt. Darüber hinaus werden die Leistungsfähigkeit auch durch die Antenne, den Antennenverstärker und die Firmware beeinflusst. 6, 7, 8 – Dies sind Empfänger ausschließlich für GPS und SBAS; in separaten Versionen unterstützen sie auch QZSS und GLONASS. Diese Serien sind veraltet und werden nur noch in älteren Geräten verwendet, da sie als „nicht für neue Designs empfohlen“ gelten. Der M8 unterstützt GPS/SBAS/QZSS, GLONASS, BEIDOU B1I und in neueren Firmware-Versionen auch GALILEO. Je nach Empfänger und Firmware-Version können Sie zwei oder drei der vier Systeme auswählen. Insgesamt werden 72 Kanäle empfangen. Einige M8-Empfänger unterstützen RTK. M9 – eine verbesserte Version von M8. Alle 4 Hauptsysteme werden gleichzeitig unterstützt – GPS/SBAS/QZSS, GLONASS, GALILEO, BEIDOU B1I. Insgesamt 96 Kanäle. M10 – eine stromsparende Version von M9. Unterstützt zusätzlich BEIDOU B1C (manchmal zusammen mit B1I, manchmal als Ersatz). D9 – Empfänger zum Empfang von Korrektursignalen. D9S – zum Empfang von PointPerfect- und anderen Korrektursignalen im Frequenzbereich von 1525–1559 MHz. D9C – zum Empfang von L2- und L6-Signalen (CLAS). F9 – Dualfrequenz-RTK-Empfänger. Alle vier Hauptsysteme werden unterstützt. Einige Empfänger sind in zwei Varianten erhältlich: L1/L2/E5B/B2I und L1/L5/E5A/B2A. Insgesamt 184 Kanäle. F10 – ebenfalls Zweifrequenzempfänger. Weitere Informationen sind noch nicht verfügbar. © Eltehs SIA 2023
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RMS, CEP, CEP-95
Kommen wir nun zum verwirrendsten Teil – den verschiedenen Genauigkeitsparametern und ihren Bezeichnungen. CEP – Wahrscheinlicher Kreisfehler. Dies ist die Größe des Kreises, in den ein bestimmter Prozentsatz der Lösungen fällt. Wird kein Wert angegeben, entspricht dies CEP50, d. h. die Hälfte der Lösungen sollte innerhalb des Kreises liegen. Wird „Genauigkeit“ ohne weitere Spezifizierung erwähnt, entspricht dies ebenfalls CEP50 als kleinstmöglicher Wert. R95 ist CEP95 (entspricht CEP50 multipliziert mit 2,08), und R99,7 ist CEP99,7 (entspricht CEP50 multipliziert mit 2,90). RMS – Wurzel aus dem quadratischen Mittel. Wie Wikipedia erklärt, ist es die „Quadratwurzel aus dem arithmetischen Mittel der quadrierten Werte“. Genauer gesagt bezieht sich RMS auf eine Koordinate und wird in einer Ebene als DRMS bezeichnet. Es entspricht CEP50 multipliziert mit 1,2. Die Drei-Sigma-Regel funktioniert hier etwas anders, da sie für eine Ebene gilt. CEP50 ist DRMS * 0,833, CEP95 ist DRMS * 1,73 und CEP99,7 ist DRMS * 2,41. DOP – Präzisionsverdünnung. Dies ist eine Koeffizientenfamilie, die angibt, wie sich der Messfehler der Pseudostrecke zu einem Satelliten auf die Entfernung auswirkt. Es handelt sich um einen a priori Wert, der ausschließlich von der Geometrie der Satelliten am Himmel abhängt. PDOP wird für eine Ebene verwendet. Die Anwendung ist wie folgt: Wenn die Spezifikation eines Empfängers angibt, dass CEP50 bei PDOP 1,0 3 Meter beträgt, dann beträgt der CEP50-Wert bei PDOP 2,0 6 Meter. © Eltehs SIA 2023
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Ganz anderer Zeitpunkt
Zeitgeber haben viele verschiedene Aufgaben. Schauen wir uns diese und die mögliche Genauigkeit ihrer Lösungen an. Genaue Zeit Eine präzise Zeitmessung auf der GPS- (oder GALILEO- )Skala ist mit einem Einzelfrequenzempfänger (z. B. NEO-M8T oder LEA-M8F ) mit einem CEP50 von etwa 16–20 ns möglich. Dies ist auf ionosphärische und troposphärische Verzögerungen der GNSS-Signale zurückzuführen. Der Empfänger muss selbstverständlich auf die Länge des Antennenkabels abgestimmt sein und die Verzögerungen in Antenne und Empfänger berücksichtigen. Es ist jedoch zu beachten, dass jedes Satellitensystem eine leicht abweichende Zeitangabe hat. Es gibt vier Hauptzeitreferenzen, analog zu den Satellitensystemen. Diese Referenzen unterscheiden sich um etwa 10 ns, und die Satellitensysteme weichen wiederum um weitere 5–10 ns von ihren jeweiligen Referenzen ab. Ein Zweifrequenzempfänger (z. B. ZED-F9T oder F10T ) misst und eliminiert die ionosphärische Verzögerung unabhängig, indem er die Frequenzabhängigkeit der Verzögerung ausnutzt. Daher ist seine Genauigkeit höher und liegt bei etwa CEP50 bei 5 ns. Präzise Zeitangabe auf der UTC-Skala. Jedes Satellitensystem verfügt über eine Methode zur Umrechnung in UTC. Die Genauigkeit der letzten Stelle beträgt jedoch üblicherweise 1 ns. Dies liegt daran, dass die Koeffizienten bestenfalls zweimal täglich, schlimmstenfalls einmal täglich in die Satellitenplatine integriert werden. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Verlust von etwa 5 ns. Synchronisation. RTK (z. B. ZED-F9T ) ermöglicht die Synchronisierung zweier identischer Empfänger mit einer Genauigkeit von 100 ps (Pikosekunden). Dies setzt natürlich identische Antennen und die Berücksichtigung der Kabellänge voraus. Allerdings stört ein relatives Rauschen von 4 ns aufgrund einer unzureichenden Taktfrequenz des Generators. Die Standardabweichung beträgt laut Dokumentation 2,5 ns. Der Nachteil dieser Methode ist die maximale Reichweite von mehreren hundert Kilometern. PPP (genauer: PointPerfect, z. B. im ZED-F9T verfügbar) ermöglicht die globale Synchronisierung mit der gleichen Genauigkeit wie RTK. PointPerfect bietet eine Genauigkeit von unter 200 ps, die Gesamtgenauigkeit wird jedoch durch das relative Rauschen bestimmt, sodass sich ein Wert von 2,5 ns ergibt. Der Vorteil besteht darin, dass keine Entfernungsbeschränkungen bestehen. Genaue Frequenz. Hier wird alles durch das relative Rauschen, d. h. den Jitter, bestimmt. Daher sind ±4 ns für ZED-F9P durchaus erreichbar, während ±11 ns für NEO-N8T möglich sind. Zusätzliche Funktionen. Spezielle Zeitempfänger wie der LEA-M8F . Dieser Empfänger kann in erster Linie die Frequenz seines Generators an die Zeit der empfangenen Satellitensysteme anpassen. Weitere Funktionen ergeben sich daraus. Zuverlässige und präzise Zeitangaben sind unerlässlich. Beispielsweise im Falle eines Hurrikans, der die Antenne zerstört, oder bei Ausfällen von Satellitensystemen, die etwa alle zehn Jahre auftreten, oder wenn Angreifer mit Zeitmanipulationsgeräten die genaue Zeit von Ihren Uhren ablenken (solche Fälle gab es bereits im Hochfrequenzhandel). Die meisten Zeitmanipulatoren können übrigens nur GPS fälschen, daher ist die Nutzung von GALILEO und BEIDOU eine gute Strategie. Zuverlässige Frequenz – aus demselben Grund. Externe Generatorsteuerung. Dies ist nützlich, wenn deren Stabilität noch besser ist, beispielsweise bei Atomuhren. Frequenzmessung. © Eltehs SIA 2023
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Position, Kurs, Timing, Koppelnavigation...
Natürlich kann man einen guten Universalempfänger entwickeln. Das wäre aber ein teures Unterfangen. Spezialisiertere Lösungen basieren in der Regel auf einem einzigen Gerät und werden durch kleinere Hardware- und Firmware-Anpassungen realisiert. Position. Die gängigste Option zur Ausgabe von Koordinaten. Sie sind in Standard- und hoher Genauigkeit (RTK, PPP), als Einfrequenz- und Zweifrequenzgeräte verfügbar. Beispiel: u-blox ZED-F9P . Kursbestimmung: Diese Funktion wird im Rahmen eines Satellitenkompasses verwendet. Dazu werden zwei Empfänger an einem Fahrzeug oder Schiff angebracht und die Richtung zwischen ihnen gemessen. Daraus ergeben sich Kurs, Rollwinkel oder Richtungsdifferenz, abhängig von der Antennenposition. Mit drei Empfängern lassen sich Kurs, Rollwinkel und Richtungsdifferenz messen. In dieser Konfiguration muss ein Empfänger (Basisstation) vom Typ F9P sein, die anderen (Rover) vom Typ F9H. Dies ist vorteilhaft, da die Firmware des F9H für den Betrieb mit einer beweglichen Basisstation ausgelegt ist, während die Firmware des F9P im Rover-Modus für eine stationäre Basisstation konzipiert ist. Allerdings bietet der F9H weniger Funktionen und ist daher günstiger. Timing: Ein Empfänger zur präzisen Bereitstellung von Zeit- und Frequenzsignalen. Betrachten wir ein Beispiel mit demselben Chipsatz – den u-blox ZED-F9T – und vergleichen wir ihn mit der Basisversion F9P. Sofort fällt auf, dass zwei Signale statt nur einem vorhanden sind, der Frequenzbereich von 10 MHz auf 25 MHz erweitert wurde und die Standardabweichung von 30 ns auf 5 ns (bzw. 2,5 ns im Differenzialmodus) gesunken ist. Am wichtigsten ist jedoch der Jitter. Bei einem herkömmlichen Empfänger arbeitet das 1PPS-System mit einer Frequenz von etwa 16 MHz und einem Jitter von ±30 ns, während es beim F9T mit 125 MHz arbeitet und einen Jitter von ±4 ns aufweist. Dies ist eine echte Hardware-Modifikation und kein bloßer Marketingtrick. Andererseits ist dieser Empfänger bei der Ausgabe von Koordinaten deutlich schlechter, seine horizontale Genauigkeit im autonomen Modus beträgt 2 Meter CEP50 anstatt 1,5 Meter beim F9P, und der RTK-Modus für Koordinaten ist entweder nicht vorhanden oder nicht standardisiert. Koppelnavigation : Diese Funktion ermöglicht den temporären Betrieb in Gebieten ohne GNSS-Empfang, wie beispielsweise Tunneln. Die Empfänger verfügen über integrierte Gyroskope und Beschleunigungsmesser und sind daher sowohl zur Satellitennavigation als auch zur Trägheitsnavigation (INS) fähig. Dank INS liefert ein solcher Empfänger zudem häufigere Positionsangaben als GNSS und eignet sich daher für schnelle Prozesse wie die Steuerung autonomer Fahrzeuge und Drohnen. Es gibt zwei Typen: ADR und UDR. Der zusätzliche Hardwareaufwand macht diese Empfänger teurer. ADR – Automotive Dead Reckoning : Zusätzlich zum INS wird ein Hochgeschwindigkeits-Kilometerzähler verwendet, d. h. Signale von Raddrehzahlsensoren. Dies ist ein Fahrzeugsystem. UDR – Untethered Dead Reckoning : Dies ist ein System ohne Kilometerzähler, das für Drohnen und Schiffe verwendet wird. © Eltehs SIA 2023
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