การรวมโมดูล GNSS: เพิ่ม RTK ให้ผลิตภัณฑ์ของคุณ

คำตอบสั้น ๆ: โมดูล GNSS เป็นเครื่องรับขนาดเล็กในรูปโมดูลชิปหรือบอร์ด OEM ที่วิศวกรรวมในเครื่องจักร โดรน หุ่นยนต์ และรถ เพื่อให้ตำแหน่งและเวลา สำหรับความแม่นยำเซนติเมตร ให้เลือกโมดูล RTK หลายย่าน จับคู่เสาอากาศคุณภาพ ป้อนข้อมูลแก้ไข RTCM และออกแบบไฟเลี้ยง ผัง RF และอินเทอร์เฟซอย่างรอบคอบก่อนทดสอบในสภาพจริง

ประเด็นสำคัญ

เลือกระหว่างชิปเซ็ต โมดูล บอร์ด OEM และเสาอากาศอัจฉริยะตามปริมาณ ทรัพยากรวิศวกรรม และเวลาออกตลาด
โมดูล RTK หลายย่านหลายกลุ่มดาวหา Fixed เร็วกว่าและรับมือมัลติพาธดีกว่าชิ้นส่วนย่านเดียว
เสาอากาศ สาย และระนาบกราวด์มักจำกัดความแม่นยำมากกว่าตัวโมดูล GNSS
วางแผนแหล่งข้อมูลแก้ไขตั้งแต่ต้น ฐานท้องถิ่น RTK แบบเครือข่าย NTRIP หรือ PPP ต่างเปลี่ยนการออกแบบผลิตภัณฑ์
ทดสอบในสภาพแวดล้อมจริง ไม่ใช่แค่แท่นทดสอบใต้ท้องฟ้าเปิด ก่อนยืนยันแบบฮาร์ดแวร์

โมดูล GNSS คืออะไร?

โมดูล GNSSคือเครื่องรับระบุตำแหน่งดาวเทียมครบในตัวที่ออกแบบให้รวมในผลิตภัณฑ์อื่น รับสัญญาณจากเสาอากาศ ติดตามดาวเทียมจากกลุ่มดาว เช่น GPS, GLONASS, Galileo และ BeiDou และส่งตำแหน่ง ความเร็ว และเวลาผ่านอินเทอร์เฟซดิจิทัล

คำนี้ครอบคลุมการรวมหลายระดับ ชิปเซ็ต เช่น ชิปเซ็ต RTK เป็นซิลิคอนเปล่าที่ต้องออกแบบ RF และบอร์ดเต็มรูปแบบ โมดูลเครื่องรับ GNSS รวมชิปเซ็ต ภาครับ RF นาฬิกา และหน่วยความจำในชิ้นส่วนขนาดเล็กสำหรับบัดกรี บอร์ด OEM เป็นเครื่องรับครบบนแผงวงจรพร้อมขั้วต่อ พร้อมติดในตัวเรือน ส่วนเสาอากาศอัจฉริยะรวมเครื่องรับและเสาอากาศในตัวเรือนทนสภาพอากาศเดียว

ทั้งหมดคำนวณตำแหน่งด้วยวิธีเดียวกัน สำหรับพื้นฐานกลุ่มดาวและสัญญาณ ดูบทอธิบายGNSS เทียบกับ GPS

โมดูล GNSS เทียบกับโมดูล RTK บอร์ด OEM และเสาอากาศอัจฉริยะ

รูปแบบที่เหมาะขึ้นอยู่กับจำนวนที่จะผลิต ความสามารถวิศวกรรม RF และความเร็วที่ต้องออกตลาด

ตัวเลือก	ความพยายามในการรวมระบบ	ความแม่นยำทั่วไป	งานที่เหมาะ
โมดูลเครื่องรับ GPS มาตรฐาน (ย่านเดียว)	ต่ำถึงปานกลาง	ระดับเมตร	ตัวติดตาม อุปกรณ์ผู้บริโภค และเทเลเมติกส์
โมดูล RTK GPS (หลายย่าน)	ปานกลาง ต้องออกแบบ RF และข้อมูลแก้ไข	ระดับเซนติเมตรด้วย RTK	หุ่นยนต์ โดรน เครื่องตัดหญ้า และผลิตภัณฑ์ปริมาณสูง
บอร์ด GNSS OEM	ต่ำกว่า ขั้วต่อและเฟิร์มแวร์พร้อม	ระดับเซนติเมตรด้วย RTK	ควบคุมเครื่องจักร อุปกรณ์สำรวจ และปริมาณปานกลาง
เสาอากาศอัจฉริยะ (เครื่องรับ + เสาอากาศ)	ต่ำที่สุด เชื่อมไฟ ข้อมูล และข้อมูลแก้ไข	ระดับเซนติเมตรด้วย RTK	ยานพาหนะ เกษตร ติดตั้งเพิ่ม และปริมาณต่ำ

บอร์ด GPS ย่านเดียวราคาถูกเหมาะกับนำทาง แต่ให้ตำแหน่งเซนติเมตรที่เชื่อถือไม่ได้ หากผลิตภัณฑ์ต้องรักษา RTK Fixed ใกล้ต้นไม้หรืออาคาร ให้วางแผนฮาร์ดแวร์หลายย่าน

ข้อมูลจำเพาะหลักของโมดูล RTK GPS

เมื่อเปรียบเทียบโมดูล GPS แม่นยำสำหรับงาน RTK ให้เน้นข้อมูลจำเพาะที่มีผลต่อสมรรถนะจริงและการรวมระบบ ไม่ใช่เพียงค่าความแม่นยำที่โฆษณา

กลุ่มดาวและความถี่: การติดตามหลายย่าน (เช่น GPS L1/L2/L5, Galileo E1/E5a/E5b, BeiDou B1/B2/B3) เร่งการเริ่มต้น RTK และเพิ่มการต้านมัลติพาธ
ช่องสัญญาณ: มีช่องพอติดตามดาวเทียมที่เห็นทั้งหมดในทุกสัญญาณ
สมรรถนะ RTK: เวลาหา Fixed ความน่าเชื่อถือ Fixed และความแม่นยำที่ระบุเป็นค่าคงที่บวกส่วนในล้านส่วนของความยาวเส้นฐาน
อัตราอัปเดตและความหน่วง: โดยทั่วไป 1 Hz ถึง 20 Hz หรือสูงกว่า โดรนและเครื่องจักรเคลื่อนที่เร็วต้องการอัตราสูงและความหน่วงต่ำ
อินเทอร์เฟซ: UART, USB, SPI, I²C, CAN หรือ Ethernet พร้อมเอาต์พุตพัลส์ต่อวินาที (PPS) สำหรับให้เวลา
โปรโตคอล: NMEA 0183 สำหรับส่งตำแหน่ง และ RTCM 3.x สำหรับข้อมูลแก้ไขเข้าออก
พลังงานและขนาด: การใช้พลังงาน ช่วงไฟเลี้ยง และพื้นที่บอร์ดสำหรับแบบใช้แบตเตอรี่หรือขนาดเล็ก
ทิศหัวและ IMU: หาทิศหัวด้วยเสาอากาศคู่หรือเซนเซอร์เฉื่อยในตัวสำหรับทิศวางตัวและการคำนวณตำแหน่งต่อเนื่องจากการเคลื่อนที่

ตัวเลือกข้อมูลแก้ไข: RTK, RTK แบบเครือข่าย และ PPP GNSS

โมดูล RTK ให้ความแม่นยำเซนติเมตรได้เฉพาะเมื่อได้รับข้อมูลแก้ไข วิธีแก้ไขจึงเป็นการตัดสินใจหลักในการออกแบบ

RTK ฐานท้องถิ่นใช้เครื่องรับฐานของตนเองและลิงก์วิทยุหรือเซลลูลาร์ ทำงานได้ทุกที่แต่ต้องมีเครื่องที่สอง RTK แบบเครือข่ายรับข้อมูลแก้ไขจากเครือข่าย CORS ผ่านอินเทอร์เน็ตด้วย NTRIP ซึ่งต้องมีข้อมูลมือถือและสมาชิก คู่มือRTK แบบเครือข่าย NTRIP และ CORSอธิบายการตั้งค่า

PPP GNSS (การระบุตำแหน่งจุดละเอียด) ใช้ข้อมูลวงโคจรและนาฬิกาดาวเทียมแม่นยำแทนฐานใกล้เคียง อุปกรณ์ระบุตำแหน่งจุดละเอียดทำงานทั่วโลก มักรับผ่านดาวเทียม L-band หรืออินเทอร์เน็ต แต่โดยทั่วไปต้องรอช่วงลู่เข้าตั้งแต่นาทีถึงหลายสิบนาทีตามบริการ ก่อนแม่นยำที่สุด บริการ PPP-RTK รวมองค์ประกอบของทั้งสองเพื่อลดเวลาลู่เข้า

เลือกวิธีให้เหมาะกับงาน: เกษตรในพื้นที่ห่างไกลอาจเหมาะกับฐานท้องถิ่นหรือ PPP ส่วนหุ่นยนต์ในเมืองมักใช้ RTK แบบเครือข่าย

การเลือกเสาอากาศและออกแบบ RF

เสาอากาศและเส้นทาง RF มักเป็นตัวตัดสินว่าโมดูล GNSS ทำได้ตามสเปกหรือไม่ เสาอากาศไม่ดีหรือการวางวงจรมีสัญญาณรบกวนอาจทำให้ขึ้น RTK fixed ไม่ได้เลย

คุณภาพเสาอากาศ: ใช้เสาอากาศหลายย่านความถี่ที่มีศูนย์เฟสเสถียร ลดมัลติพาธดี และโพลาไรเซชันวงกลมขวา (RHCP)
เสาอากาศแอกทีฟและ LNA: ตัวขยายสัญญาณรบกวนต่ำที่เสาอากาศชดเชยการสูญเสียสาย ตรวจแรงดันไบอัสที่โมดูลจ่าย
ระนาบกราวด์: เสาอากาศแพตช์ต้องมีระนาบกราวด์ขนาดเหมาะสมด้านล่างเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพตามระบุ
สายและขั้วต่อ: เดินสายสั้น ใช้สาย 50 Ω สูญเสียต่ำและขั้วต่อคุณภาพ
การรบกวน: แยกเสาอากาศจากมอเตอร์ ตัวปรับแรงดันสวิตชิง กล้อง และเครื่องส่งวิทยุ พร้อมชีลด์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีสัญญาณรบกวน
การติดตั้ง: ให้เสาอากาศมองเห็นท้องฟ้าโล่งและห่างพื้นผิวสะท้อนเมื่อทำได้

คู่มือเสาอากาศ GNSSของเราอธิบายเสาอากาศยีออเดติกและอัจฉริยะละเอียดขึ้น

วิธีรวมโมดูลเครื่องรับ GNSS เข้าระบบทีละขั้น

กระบวนการรวมระบบที่เป็นขั้นตอนช่วยหลีกเลี่ยงการแก้ฮาร์ดแวร์ราคาแพง ลำดับทั่วไปคือ:

กำหนดข้อกำหนด: ความแม่นยำ อัตราอัปเดต สภาพแวดล้อม งบพลังงาน ขนาด อุณหภูมิใช้งาน และวิธีค่าแก้
เลือกโมดูลหรือบอร์ด: เปรียบเทียบตัวเลือกด้านสัญญาณ ประสิทธิภาพ RTK อินเทอร์เฟซ และความพร้อมจำหน่ายระยะยาว
เลือกเสาอากาศ: เลือกเสาอากาศหลายย่านความถี่ที่เข้ากัน และวางแผนตำแหน่งติดตั้งกับแนวสาย
ออกแบบไฟเลี้ยงและวงจร: จ่ายไฟสะอาดผ่านตัวกรอง และทำตามคำแนะนำการวางวงจร RF ของโมดูล
เชื่อมอินเทอร์เฟซ: ต่อซีเรียล USB หรือ CAN กับหน่วยประมวลผลหลัก และนำ PPS ออกมาใช้หากเวลาสำคัญ
ตั้งเฟิร์มแวร์: กำหนดชนิดข้อความ อัตราข้อมูลออก ข้อมูลเข้า RTCM มุมเงยตัด และโมเดลพลวัต
รวมค่าแก้: ติดตั้งวิทยุ ไคลเอนต์ NTRIP หรือบริการ PPP ในซอฟต์แวร์หลัก
ทดสอบและรับรอง: ทดสอบในท้องฟ้าเปิด ใกล้อาคาร และใต้ต้นไม้ แล้วทำการรับรอง EMC และวิทยุที่ตลาดคุณกำหนด

รวม GNSS เข้ากับโดรน เครื่องจักร และหุ่นยนต์

แต่ละแพลตฟอร์มเพิ่มข้อกำหนดเฉพาะต่อการออกแบบ GNSS

โมดูล GPS โดรนต้องเบา ใช้ไฟน้อย และห่างการรบกวนจากมอเตอร์กับวิดีโอ ความสามารถ RTK หรือ PPK ให้ตำแหน่งกล้องแม่นยำสำหรับทำแผนที่ เครื่องจักรและยานพาหนะเกษตรเผชิญการสั่น ฝุ่น น้ำ และช่วงอุณหภูมิกว้าง จึงมักเลือกเสาอากาศอัจฉริยะทนทานที่ส่งออก CAN หรือซีเรียล หุ่นยนต์ภาคพื้นดินและเครื่องตัดหญ้าทำงานใกล้ต้นไม้กับอาคาร ซึ่งการติดตามหลายย่านและการรวมเซนเซอร์กับระยะเดินล้อหรือ IMU ช่วยรักษาตำแหน่งเมื่อ RTK fixed หลุด

ยานพาหนะที่ต้องการทิศทางพร้อมตำแหน่งใช้การหาทิศด้วยเสาอากาศคู่เพื่อให้ทราบการวางแนวแม้อยู่นิ่ง

สร้างเองหรือซื้อ: เมื่อใดเสาอากาศอัจฉริยะหรือเครื่องรับครบชุดง่ายกว่า

สำหรับปริมาณน้อยถึงกลาง เสาอากาศอัจฉริยะหรือเครื่องรับสำเร็จรูปมักมีต้นทุนรวมต่ำกว่าออกแบบบอร์ดเอง เมื่อนับเวลาวิศวกรรมและการรับรอง

เสาอากาศอัจฉริยะ GNSS S20 ของ Mars Geosystems รวมเครื่องรับ RTK 1408 ช่องสัญญาณและเสาอากาศในตัวเรือน IP67 เดียว ติดตาม GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, NavIC และ SBAS ส่งข้อมูลผ่าน Bluetooth และทำงานตั้งแต่ −45 °C ถึง +75 °C สำหรับบอร์ดเครื่องรับของคุณ เสาอากาศยีออเดติก SA102 ให้เกน LNA 36 ± 2 dB, RHCP ขั้วต่อ TNC และการปิดผนึก IP67 เครื่องรับ GNSS RTK E1 ใช้เป็นสถานีฐานให้ชุดอุปกรณ์ทดสอบของคุณได้

ทำแบรนด์ OEM และ ODM ได้ตั้งแต่ 10 เครื่อง ดูบริการ OEM และ ODM หรือส่งข้อกำหนดการรวมระบบผ่านหน้าขอใบเสนอราคา

คำถามที่พบบ่อย

โมดูล GNSS กับโมดูล GPS ต่างกันอย่างไร?

โมดูล GPS ติดตามเฉพาะกลุ่มดาว GPS สหรัฐอเมริกา ส่วน GNSS ติดตามหลายกลุ่มดาว เช่น GPS, GLONASS, Galileo และ BeiDou ดาวเทียมมากขึ้นเพิ่มความพร้อมใช้งานและความแม่นยำ โดยเฉพาะใกล้อาคารและต้นไม้ โมดูลสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็น GNSS แม้ยังทำตลาดในชื่อโมดูล GPS

โมดูล RTK GPS แม่นยำเพียงใด?

เมื่อข้อมูลแก้ไขดี โมดูล RTK หลายย่านมักได้แนวราบประมาณหนึ่งถึงสองเซนติเมตร และแนวดิ่งด้อยกว่าเล็กน้อย โดยระบุเป็นค่าคงที่บวกส่วนในล้านส่วนของระยะถึงฐาน ความแม่นยำจริงขึ้นอยู่กับคุณภาพเสาอากาศ ทัศนวิสัยท้องฟ้า มัลติพาธ และแหล่งข้อมูลแก้ไข หากไม่มีข้อมูลแก้ไข มักแม่นยำระดับเมตร

RTK กับ PPP GNSS ต่างกันอย่างไร?

RTK ใช้ข้อมูลแก้ไขจากสถานีฐานใกล้เคียงหรือเครือข่าย ให้ความแม่นยำเซนติเมตรภายในไม่กี่วินาที แต่ต้องมีฐานในระยะ PPP ใช้ข้อมูลแก้ไขวงโคจรและนาฬิกาดาวเทียมแม่นยำที่ทำงานทั่วโลกโดยไม่ต้องมีฐานท้องถิ่น แต่มักต้องรอช่วงลู่เข้าก่อนแม่นยำที่สุด PPP-RTK รวมคุณลักษณะของทั้งสอง

โมดูลเครื่องรับ GNSS ควรใช้อินเทอร์เฟซใด?

UART อนุกรมเป็นอินเทอร์เฟซที่พบบ่อยและง่ายที่สุด ส่งข้อความ NMEA 0183 และรับข้อมูลแก้ไข RTCM USB เหมาะกับระบบพีซี CAN เหมาะกับรถและเครื่องจักร และ Ethernet เหมาะกับติดตั้งคงที่ เลือกตามระบบโฮสต์ ความยาวสาย อัตราข้อมูล และสภาพแวดล้อมผลิตภัณฑ์

โมดูล RTK ต้องมีเสาอากาศพิเศษหรือไม่?

ต้องมี สมรรถนะ RTK ขึ้นกับเสาอากาศอย่างมาก ใช้เสาอากาศแอกทีฟหลายย่านที่ครอบคลุมทุกสัญญาณที่โมดูลติดตาม มีศูนย์เฟสเสถียรและปฏิเสธมัลติพาธดี เสาอากาศแพตช์ต้องมีระนาบกราวด์เพียงพอ เสาอากาศย่านเดียวราคาถูกอาจทำให้โมดูลหลายย่านหา RTK Fixed ที่เชื่อถือได้ไม่ได้

รวมบอร์ด GNSS หรือซื้อเสาอากาศอัจฉริยะถูกกว่ากัน?

สำหรับปริมาณสูงและมีวิศวกรรม RF ภายใน การรวมโมดูลหรือบอร์ดมักให้ต้นทุนต่อหน่วยต่ำสุด สำหรับปริมาณต่ำถึงปานกลาง เสาอากาศอัจฉริยะหรือเครื่องรับสำเร็จมักถูกกว่าโดยรวม เพราะไม่ต้องออกแบบ RF ทดสอบเสาอากาศ พัฒนาตัวเรือน และดำเนินการรับรอง อีกทั้งออกตลาดเร็วกว่า