Ruohonleikkurit, lakaisukoneet, pizzataksit ja jätehuolto suorittavat palvelunsa lähitulevaisuudessa ilman ihmisen apua. Lentävät droonit voisivat ottaa hoitaakseen hengenvaarallisia tehtäviä, kuten pilvenpiirtäjien ikkunoiden puhdistuksen tai sähköpylväiden puhdistamisen ilman kauko-ohjainta. Kaikki tämä onnistuu tekoälyn avulla, kunhan käytössä on entistä tarkemmin sijainnin määrittävä anturitekniikka.

Perinteiset GNSS-vastaanottimet eivät pystyneet tähän huolimatta GPS-, Beidou-, Galileo- tai Glonass-järjestelmien jatkuvasta kehittämisestä ja parantamisesta. Nykyisestä satelliittikonstellaatiosta riippuen määritetty sijainti voi olla useiden metrien päässä myös hyvissä olosuhteissa. Tämä on kohtalokasta tilanteissa, joissa tarvitaan suurempaa tarkkuutta. Esimerkiksi maataloudessa, jos autonomisesti ajavat koneet lannoittavat kolme metriä varsinaisen kasvirivin vierestä tai poistavat oksia kokonaan muutaman senttimetrin sijasta tämä johtaisi huomattaviin satomenetyksiin ja siten rahallisiin menetyksiin.

Sijainnin määrittämiseen tarkoitettujen antureiden osalta optiset ja akustiset menetelmät häviävät yleensä sähkömagneettisille aalloille. Teknologialla on lukemattomia etuja, ja siitä on nyt tullut edullinen useimpiin sovelluksiin. Bluetooth 5.1:stä lähtien uudet paikannustoiminnot ovat saatavissa signaalin tulokulman (AoA) ja lähtökulman (AoD) perusteella. UWB:n tai WiFin kanssa tämä on tunnettu jo jonkin aikaa nimellä Real Time Location System (RTLS). Suurin haitta tähän mennessä on ollut tähän tarvittavan laitteiston asennuksen kustannustehokkuus.

Myös radioprotokollat, kuten ANT tai RFID-lähettimien kiinnitys, voivat olla mielenkiintoinen ratkaisu. Erityisesti ulkokäytössä satelliittipohjaiset järjestelmät ovat kuitenkin osoittautuneet parhaiksi, sillä useimmat vaihtoehtoiset tekniikat eivät sovellu moniin sovelluksiin tai ole taloudellisesti houkuttelevia muuttuvan sijainnin ja riittämättömän tarkkuuden vuoksi. Uusilla markkinoilla, kuten älykkään viljelyn tai robotiikan kaltaisten sovellusalueiden lisääntyessä, myös senttimetrin tarkkojen paikannusratkaisujen hinnat laskevat vähitellen.

RTK-virheenkorjaus tuo täsmällisen sijainnin

Maanmittaukset eivät olisi enää mahdollisia ilman satelliittinavigointijärjestelmiä. Jos mittauksella tarkasti määritetty sijainti määritellään referenssiasemaksi ja sijainti määritetään sitten GNSS-vastaanottimella, poikkeamasta on mahdollista määrittää tarkasti GNSS-virhe. Jos taivasta analysoidaan tästä paikasta, saadaan paljon tietoa nykyisestä satelliittikonstellaatiosta ja signaalin taitekulmasta pallonpuoliskoon nähden. Näitä määritettyjä tietoja voidaan pitää pätevinä ilman merkittäviä poikkeamia noin 50 kilometrin säteellä. Vain suuremmilla etäisyyksillä katselukulmat satelliitteihin tai ilmakehän kerrosten paksuudet ja siten taitekulmat muuttuisivat huomattavasti.

Jos 50 kilometrin säteellä oleva liikkuva kohde vastaanottaa nyt tämän tarkasti määritetyn sijaintivirheen vertailuasemalta, se voi soveltaa tunnettua virhettä korjatakseen mitatun GNSS-paikan. Tuloksena olisi paikannus, jossa virhemarginaali olisi vain yhdestä kahteen senttimetriä tavallisen kolmen tai viiden metrin sijaan. Tämä johtaa täysin uusiin käyttöalueisiin automaattitrukeille maataloudessa ja logistiikassa tai esimerkiksi dronneille.

Tunnetun referenssivirheen aikasynkronisella lähetyksellä tapahtuvaa virheenkorjausta kutsutaan reaaliaikaiseksi kinemaattiseksi korjaukseksi (RTK). Sovelluksesta riippuen asiakkaat voivat saada pääsyn lähimpään referenssiasemaan kaupallisilta RTK/CORS-verkkopalveluntarjoajilta, kuten SAPOS, APOS, AGNES tai RTK Clue (lisäesimerkkejä löytyy Rutronikin verkkosivuilta, mistä tulee paljon joustavuutta paikannukseen. Vaihtoehtoisesti voidaan asettaa omat tukikohdat, mikä on pitkällä aikavälillä edullisempaa jatkuvalle käyttöalueelle, kuten maataloudessa. Useimmilla viljelijöillä on peltonsa 50 kilometrin sisällä, joten GNSS-vastaanottimen sijoittaminen tilalle, ja sijaintivirheen lähettäminen verkossa on järkevää. Pelloilla traktori myös määrittäisi sijainnin GNSS:n kautta ja korjaisi määritetyn virheen paikallisesti tilalla mobiiliradion välityksellä.

Maatalouden erikoiskoneiden vuokrauksessa, joita käytetään eilen ulkomailla pelloilla Baijerissa, tänään Itä-Friisissä ja huomenna Puolassa, on käytettävä verkko-operaattoreiden CORS-palvelua (Continuously Operating Reference Stations, ulkoiset jatkuvasti toimivat viiteasemat). Ne, kuten matkapuhelinoperaattorit, ovat sijoittaneet tukiasemansa riittävän lähelle ja kaupallistaneet niiden käytön.

SoC vai moduuli? Yksi koko ei sovi kaikkeen

Unicore Communicationsin avulla Rutronikilla on valikoimissaan johtava RTK-yhteensopivien GNSS-ratkaisujen toimittaja. Navigointimoduulien, -korttien, -laitteiden ja -sarjojen portfolion perustana ovat Unicoren itsensä valmistamat puolijohdesirut. Esimerkiksi UFirebird UC6226 on standardi SoC-tyyppinen GNSS-järjestelmä sirulla, jolla on erityisen pieni virrankulutus. RTK-ratkaisut puolestaan perustuvat Nebulas-II UC4C0:aan, jolla on tehokkaampi moniytiminen laskentayksikkö ja tuki Galileo-, QZSS-, Glonass-, Beidou- ja Navstar GPS -järjestelmille. Tällaiseen paikannuspiiriin perustuvan järjestelmän suunnittelu on erittäin vaativaa ja sitä suositellaan vain kokeneille suurtaajuuksisten piirien suunnittelutaloille.

Moduulissa tai kortilla korkeataajuinen prosessointi, suodatus ja signaalin vahvistus on jo toteutettu ja suojattu mahdollisimman hyvin ympäröivien piirien osien ulkoisilta vaikutuksilta. Vastaavat esisertifioinnit lyhentävät kehitysaikaa, minimoivat riskiä ja säästävät investointikustannuksissa. Näin ollen ne ovat parempi vaihtoehto useimpiin suunniteltuihin sovelluksiin. UB4B0 on ​​monijärjestelmäinen GNSS-ratkaisu, joka perustuu Nebulas-II -järjestelmäpiiriin. Sen 432 kanavaa tarjoavat riittävästi tilaa vastaanotettujen signaalien arvioimiseen ja parhaiden käyttämiseen sijainnin laskemiseen. RTK-tarkkuus on 1 cm +1 ppm vaakasuunnassa ja 1,5 cm +1 ppm pystysuunnassa.

NMEA-0183-piirille on viestintään saatavissa sarjaliitännän lisäksi myös Ethernet-liitäntä, USB (Host & Device), 1PPS-signaalilähtö ja liitäntä ulkoisen kellosignaalin valinnaista käyttöä varten. Kortissa on myös nopea kantoaaltovaiheen polariteettitunnistus ja monitiehäiriöiden tunnistus. UB4B0 soveltuu käytettäväksi paikannusta täydentävässä GBAS-järjestelmässä (Ground-Based Augmentation System) sekä integroitavaksi CORS-verkkoihin. Moduulia käytetään jo useissa mittaus- ja kartoituslaitteissa, joilla on korkeimmat tekniset vaatimukset, jotka vaativat erityisen suurta tarkkuutta.

100 x 60 x 11,4 millimetrin moduulin lisäksi Unicore Communications tarjoaa kehittyneemmän UB4B0M-miniversion, jonka mitat ovat vain 46 x 71 x 9 millimetriä. Siinäkään ei toimivuudesta tai suorituskyvystä tarvitse tinkiä. UB482 soveltuu käytettäväksi myös pienissä asennustiloissa 46 x 71 millimetrin kokoisena. Sekä suunta- että sijaintitiedot voidaan lähettää samanaikaisesti jopa 20 Hz:n taajuudella. UB482 toimii jo ammattimaisissa siirtosovelluksissa, kuten maatalouskoneissa ja dronelennokeissa.

GNSS-korttien moduuliversioissa erityisen korkean taajuuden kannalta kriittiset piiriosat on jo rakennettu ja esisertifioitu. Asiakkaan tulee vain lisätä ympäröivä oheislaitteisto. AEC-Q104- ja IATF16949-sertifioitu UM220-IV NV-moduuli perustuu UC6226-järjestelmäpiiriin ja integroidun MEMS- ja matkamittarituen ansiosta soveltuu myös lokipaikannukseen (dead reckoning) esimerkiksi navigoitaessa tunnelijärjestelmien läpi. Saatavilla on myös valikoima pienitehoisia standardeja GNSS-moduuleja sekä kehityssarjoja kaikille versioille. Tarjolla on valmiita metallipintaisia vastaanotinkoteloita, jotka voidaan liittää suoraan kannettavaan tietokoneeseen. Ne eivät ainoastaan tarjoa nopeaa oman CORS-tukiaseman käyttöönottoa, vaan niitä voidaan käyttää myös kenttätesteihin tai tuotearviointitarkoituksiin.

Kun kyse on senteistä

Rutronik on vakuuttunut RTK-teknologian tärkeydestä ja sen positiivisesta vaikutuksesta nopeasti kehittyvillä kohdemarkkinoilla, kuten automaattitrukeissa, dronelennokeissa, roboteissa ja älykkäässä viljelyssä. RTK on yhä enemmän tulossa korvaamaan tavallisia satelliittivastaanottimia, sillä jatkuvasti tarkemmat paikannustulokset tarjoavat ratkaisevan kilpailuedun, vaikka tekniikka vaatiikin hieman suurempia investointeja hintojen laskusta huolimatta.

Rutronik langattoman tekniikan osaamiskeskus (Wireless Competence Center) tarjoaa yhdessä Unicoren kanssa viimeisimpien huippuratkaisujen lisäksi yksilöllistä tuote- ja järjestelmäkonsultointia, joka esittelee lisäksi antennikonsepteja, teholähteitä ja korjausarvojen radiotiedonsiirtoa. Rutronik voi hyödyntää noin 250 muun elektroniikkatoimittajan valikoimaa, joten se voi koota täydellisen GNSS-järjestelmän jokaiselle halutulle sovellukselle - korkean suorituskyvyn Xeon-palvelimista pilvipohjaiseen laitehallintaan valinnaisilla georajaussäännöillä (geo-fencing) ja tilaa osoittavine ledeineen.