Docs: RTK-GPS-Navigation und Koordinatensystem

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Wie RTK-GPS das Begrenzungskabel ersetzt

RTK (Real-Time Kinematic) kombiniert Satellitenmessungen am Mäher mit Korrekturdaten einer festen Referenzstation oder eines NTRIP-Dienstes. Mit einem guten RTK-Fix kann OpenMower seine Position zentimetergenau bestimmen und die Mähflächen abfahren, die du in der App erfasst hast.

Die Karte legt Rasengrenzen, feste Hindernisse und Verbindungswege fest. Du musst diese Flächen selbst erfassen und in deinem Garten testen.

Empfang und Korrekturdaten

Der Mäher braucht zuverlässigen Satellitenempfang und fortlaufend Korrekturdaten. Gebäude und Bäume in der Nähe können den Empfang stören. Eine normale GPS-Position ohne RTK-Fix reicht für präzises Mähen nicht aus. Lies die Anleitung zur GPS-Fehlersuche , wenn du die Eignung deines Gartens prüfst.

Du kannst eine eigene Basisstation einrichten oder einen geeigneten Korrekturdienst nutzen. Berücksichtige Empfänger, Antenne, Datenverbindung und mögliche Gebühren des Korrekturdienstes bei deiner Kostenplanung .

Positionsbestimmung / Koordinatensystem

OpenMower bestimmt seine Position in einem lokalen 2D-Koordinatensystem. Die aktuelle Position des Roboters lässt sich damit durch die Koordinaten (X / Y) des VRP und seine aktuelle Ausrichtung beschreiben.

Den Ursprung des Koordinatensystems kannst du frei wählen oder auf die Basisstation legen. Bei einem externen Korrekturdienst musst du den Ursprung von Hand festlegen.

OpenMower verwendet ein rechtshändiges ENU-Koordinatensystem.

Docs: GPS-Basisstation einrichten

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Dieser Teil der Dokumentation ist noch in Arbeit. Es gibt viele Möglichkeiten, eine RTK-Basisstation einzurichten. Hier zeigen wir eine Variante mit RPi 0W, ZED-F9P und der webbasierten Software RTKBase. Auf Discord kannst du karl.ranseier um Hilfe bitten.

Voraussetzungen

Raspberry Pi 0W
µSD-Karte
Netzteil für den RPi
Ardusimple ZED-F9P
Ein Kabel oder eine Kabelkombination mit Micro-USB-Steckern an beiden Enden:
- A) Direkt, zum Beispiel dieses Kabel
- B) Adapter (zum Beispiel dieser ) + Micro-USB-auf-USB-A-Kabel
Ein Windows-PC
Stabile Internetverbindung, die mindestens eine Stunde lang nicht abbricht

Installation

Wenn du dich mit dem RPi auskennst und bereits ein funktionierendes Betriebssystem hast, kannst du zum Abschnitt „Software“ springen. Bei mir hat es mit einem älteren Image allerdings nicht funktioniert.

SD-Karte vorbereiten

Lade RPi Imager für Windows herunter
Starte den Imager:
Wähle deinen RPi aus, in meinem Fall RPi 0W. Ein falsch gewähltes Modell führt sehr wahrscheinlich zu vielen Problemen
Wähle als Betriebssystem „Raspberry Pi OS lite (legacy, 32bit)“
Wähle deine SD-Karte:
Klicke auf „Next“. Danach erscheint:
Passe die Einstellungen wie gezeigt an. Verwende deine eigenen WLAN-Daten und dein Land und vergib ein gutes Passwort für deinen Pi-Benutzer. Bei Benutzername und Passwort wird Groß- und Kleinschreibung unterschieden!
Aktiviere SSH:
Klicke auf „Save“. Danach erscheint:
Klicke auf „YES“ und bestätige das Überschreiben der SD-Karte, wenn du sicher bist, dass du die vorhandenen Daten nicht mehr brauchst. Der Download und das Schreiben beginnen:
Warte, bis der Vorgang abgeschlossen ist. Je nach Internetverbindung kann das eine halbe Stunde dauern ;-)

RTKBase-RPi starten

Stecke die SD-Karte in den RPi
Verbinde den ZED-F9P per USB mit dem RPi. Mach das NICHT erst nach der Installation, denn er wird während der Installation konfiguriert.
Schließe die Stromversorgung des RPi an

Mit dem RPi verbinden

Lies die IP-Adresse des RPi in deinem Router ab
Starte PuTTY und verbinde dich mit der lokalen IP-Adresse deines RPi
Gib deinen Benutzernamen Pi ein, drücke Enter und gib anschließend dein Passwort ein:

Software

Ist der ZED-F9P angeschlossen? Falls nicht, schließe ihn jetzt an!
Wir verwenden RTKBase
Zur Installation kannst du die folgenden Zeilen zusammen kopieren und einfügen. In der ursprünglichen Anleitung wird chmod ohne sudo ausgeführt. Bei mir hat das so aber nicht funktioniert.
```
cd ~
wget https://raw.githubusercontent.com/Stefal/rtkbase/master/tools/install.sh -O install.sh
sudo chmod +x install.sh
sudo ./install.sh --all release
```

Es folgen zahlreiche Meldungen im Terminal. Am Ende steht:

GNSS Configuration: done
################################
STARTING SERVICES
################################
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/str2str_tcp.service → /etc/systemd/system/str2str_tcp.service.
Job for gpsd.service failed because the control process exited with error code.
See "systemctl status gpsd.service" and "journalctl -xe" for details.
################################
END OF INSTALLATION
You can open your browser to http://192.168.178.34 (here the editor deleted IPV6)
################################
Pi@RTKBase:~ $

Die Installation ist abgeschlossen. Richte jetzt deine RTKBase ein

RTKBase konfigurieren

Öffne im Browser die IP-Adresse deiner RTKBase. Du siehst dann:
Gib als Passwort admin ein. Klicke auf der nächsten Seite auf das Kopiersymbol rechts neben PPP.
Öffne die Einstellungen, klicke rechts neben „Main Service“ auf „options“ und füge die Koordinaten unter „Base coordinates“ ein:
Klicke erneut auf „options“ und dann auf „options“ rechts neben „Caster Service“
Trage hier dieselben Einstellungen wie im Mäher ein. Standardmäßig lauten Benutzername und Passwort jeweils gps. Wähle den passenden Mountpoint. Ich habe ihn hier und in der Mäherkonfiguration nach meiner Stadt benannt.
Speichere die Konfiguration
Schalte „Caster Service“ und „File Service“ ein. Es sollte so aussehen:
Ändere bei Bedarf unter diesen Optionen dein Passwort.
Unter „Logs“ solltest du mindestens zwei Dateien finden:

Position der RTKBase bestimmen

Es gibt mehrere Wege, die Position zu bestimmen. Für OpenMower muss die Position nicht mit höchster Genauigkeit bestimmt werden. Die erste Variante ist deshalb eine gute Wahl, wenn du schnell ein brauchbares Ergebnis möchtest.

Einfacher Weg mit gutem Ergebnis

Klicke auf das Symbol rechts neben PPP, um die Werte in die Zwischenablage zu kopieren:
Trage diese Werte in den Optionen von MainService ein.
Speichern
NTRIP-Dienst erneut aktivieren
Fertig!

Aufwendigerer, genauerer Weg

Aktiviere wie oben beschrieben den „File Service“, um deine Position aufzuzeichnen. Warte einen Tag, damit die Werte für eine hochgenaue Position gemittelt werden können.
Nach Mitternacht findest du unter „Logs“ eine ZIP-Datei. Diese kannst du in eine RINEX-Datei umwandeln. Eine Erklärung des Formats findest du im Artikel über RINEX-Dateien . Das ist für die Einrichtung aber nicht nötig.
Klicke auf den Stift rechts neben der ZIP-Datei:
Klicke auf „Create Rinex file“:
Lade die Datei herunter, sobald sie fertig ist. Das kann einige Minuten oder länger dauern
Öffne den Rechner , lade die RINEX-Datei hoch und gib deine E-Mail-Adresse ein. Bestätige auch, dass du kein Roboter bist.
Suche in der erhaltenen E-Mail nach „ITRF2014“ oder „longitude“. Dort stehen Werte wie LONGITUDE 6.XXXXXXXXX° LATITUDE 51.XXXXXXXXX° HELL 79.9041
Trage die Werte in den Optionen von MainService ein. Achtung: Die Reihenfolge von LONGITUDE und LATITUDE ist vertauscht!
Speichern
NTRIP-Dienst erneut aktivieren
Fertig!

Danke an Stefal und alle Mitwirkenden von RTKBase und den verwendeten Projekten.

Docs: Versatz der GPS-Antenne einstellen

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Überblick

OpenMower erfasst seine Position über die GPS-Antenne. Sitzt die Antenne nicht genau in der Mitte der Radachse, weicht die berechnete Mäherposition um diesen Abstand ab. Mit dem Antennenversatz gleichst du das aus.

Koordinatensystem

Der Versatz wird im lokalen Koordinatensystem des Mähers angegeben:

Ursprung: Mitte der Radachse, also zwischen den beiden Antriebsrädern
X-Achse: zeigt nach vorne
Y-Achse: zeigt nach links
Z-Achse: zeigt nach oben (rechtshändiges Koordinatensystem)

Richtung	Vorzeichen
Vorne	X positiv
Hinten	X negativ
Links	Y positiv
Rechts	Y negativ

Beispiele:

Antenne 10 cm vor und 5 cm rechts von der Mitte der Radachse → antenna_offset_x: 0.1, antenna_offset_y: -0.05
Antenne 5 cm links von der Mitte der Radachse → antenna_offset_x: 0.0, antenna_offset_y: 0.05

Konfiguration

Öffne die ROS-Parameterdatei:

openmower configure ros

Füge am Ende der Datei den folgenden Abschnitt ein und passe die Werte an die tatsächliche Position deiner Antenne an:

xbot_positioning:
 antenna_offset_x: 0.05
 antenna_offset_y: -0.15

Die Werte werden in Metern angegeben.

Speichere die Datei. ROS startet automatisch neu und übernimmt den eingestellten Versatz.

OpenMower — Open-Source-Mähroboter mit RTK-GPS – GPS und Positionsbestimmung

Docs: RTK-GPS-Navigation und Koordinatensystem

Wie RTK-GPS das Begrenzungskabel ersetzt

Empfang und Korrekturdaten

Positionsbestimmung / Koordinatensystem

Docs: GPS-Basisstation einrichten

Voraussetzungen

Installation

SD-Karte vorbereiten

RTKBase-RPi starten

Mit dem RPi verbinden

Software

RTKBase konfigurieren

Position der RTKBase bestimmen

Einfacher Weg mit gutem Ergebnis

Aufwendigerer, genauerer Weg

Docs: Versatz der GPS-Antenne einstellen

Überblick

Koordinatensystem

Konfiguration