GPS北斗漂移问题有解决的办法吗?单频RTK高精度GPS北斗定位器量产

2020-12-30

 

1、今年某上市公司给我们提出一个贵重物品的定位需求:

(1)静止的时候定位误差不能超过1米,即静漂不超过1米。

(2)要知道贵重物品摆放的偏北夹角(罗盘航向)精度小于2度

(3)运动的时候要显示精确的运动轨迹

(4)价格不能太高

(5)因为定位器要放在室外,所以要防水,防晒


2、根据这个需求,我们给客户设计了单频RTK高精度GPS/北斗定位器

下面达盟GPS小编给大家解释一下为什么要选择单频RTK方案。

(1)我们知道单点定位(就是不用差分的定位),GPS/北斗在运动的时候,基本上室外轨迹都是不错的,一般5米左右的精度,基本能跟我们运动的轨迹一致。但静止的时候漂移的问题很大,经常会漂移几十米,甚至几百米,有的设备因为加了运动静止的判断以及平台过滤掉一些漂移点,看上去漂移少了,但从根本上是解决不了静漂问题。所以要想静止定位精度到米级别的,必须用差分技术(简单的说就是通过已知固定位置的基站的标准位置,纠正GPS定位器的位置偏差),现在成熟的差分技术是RTK,想深入了解RTK,可参考我以前的文章《GPS精确定位的RTK与RTD技术比较》,所以我们就选用了RTK技术来解决这个问题。

单频RTK性能在进入RTK的浮点解可以精确到米级,而固定解可以精确到20厘米,完全满足客户需求,我们实测在开阔地带,1-2分钟就可以进入RTK固定解。双频RTK甚至多频RTK精度更高,可以到毫米级,但价格是几千到几万级别的。单频RTK几百可以做到。所以单频RTK是满足客户的最佳方案。

(2)对于要精确显示偏北夹角的问题,我们选用了电子罗盘IC(magnetic sensor,也叫磁力传感器),GPS本身也可以显示偏北夹角,但需要双频才能达到客户的要求,价格上肯定超了。

(3)其实运动轨迹问题不使用RTK也是满足需求的,使用RTK技术后,轨迹会更精确。

这里面还有地图精度的问题,我们现在大家使用的普通地图(百度、高德、腾讯等),精度都在5米左右的,所以你用普通地图显示出来的轨迹或者定位位置,精度你无法确认到米级的。

为啥不开放高精度地图呢?一个是国家因为安全问题不给大众开放,只给特殊行业使用高精度地图。二是高精度地图成本太高,一般行业也用不起。

但是局部地区可以自己做高精度地图,可以购买局部地区的高精确测绘地图或者自己用无人机飞出来自己绘制,这个可以在局部地区实施。

(4)价格不能高,决定了我们最终选择单频RTK。

(5)防水我们从硬件设计,模具设计,结构设计多方面考虑了。大家可以从细节上略感受一二。

▲GPS接头的地方就使用了5个配件才做到IP67防水要求                  

我们是用水龙头直接冲水6个方向,高于IP67防水测试要求的测试标准

 

           


3、我们最终设计后产品参数如下:

项目

规格参数

备注

规格尺寸

110mmL*77mmW*27mmH


工作电压

DC 2.8V~4.2V


工作电流

平均100mA@3.6V(定位模式)

GPS,联网上报

待机电流

<10uA@3.6V

GSM,GPS休眠

内置电池

7200mA锂亚电池


定位方式

北斗定位/GPS定位/基站定位/


定位误差

GPS定位误差<5m(实际定位误差与所处区域环境和天气等因素有关)。

RTK浮点解<1米,RTK固定<20厘米(CEP)


罗盘航向精度

<2


通讯网络

GSM/GPRS


通讯方式

TCP


工作温度范围

-25~+75


存储温度范围

-40~+85


电池工作时间

运动模式>48小时,静止模式>180



4、系统架构如下:


5、从下面这些图感受一下,作为专业的GPS/北斗研发生产厂家,我们是如何打造一款优秀的产品的吧。便宜没好货,好货不便宜,要想做到完美,必须每一个细节都要精心打磨,这都需要人力,物力,时间,这些资源耗费的越多,产品成本就越高,产品也就越接近完美。

(1)高低温测试,-20度,70度各跑72小时

 

(2)老化测试

(3)固定解精度测试,因为普通地图无法确认精度(放大到最大,显示GPS定位器都在一起了),我们是用计算的方式根据GPS坐标,算出2台GPS定位器之间的距离。

▲先固定放置设备,用卷尺精确测量出GPS定位器之间的距离


查看log,看GPS定位器是否进入了RTK的固定解

根据GPS的坐标,算出在RTK固定解模式下,2个GPS设备之间的距离。与用卷尺实际测量的差别在20-50厘米,完全满足客户需求。


(4)生成流程也很复杂,外壳有好几个胶圈,PCBA烧录单片机程序/模块程序/参数写入/上线/GPS定位等,老化,地磁校准,GPS接头5个配件组装。。。



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