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拆解一款RTK接收機硬件

硬件攻城獅 ? 來源:硬件攻城獅 ? 2024-11-11 11:14 ? 次閱讀

世界上主要的航天國家都有建設自己的衛星導航系統。不光美國有GPS,俄羅斯有格洛納斯,歐洲也在建立他們的伽利略系統,日本和印度也分別有這樣的規劃和行動。關鍵產品、關鍵技術,如果不掌握在自己手里,特別像北斗衛星導航系統這樣一個非常重要的國家基礎設施,將像沙漠里頭的高樓大廈,沒有基礎是不牢靠的。五十五顆北斗衛星環繞瓊宇,是名副其實的“巨星天團”.衛星導航系統是一個高精度的太空時間和空間的太空燈塔,那么高精度就體現在它自身的參數上,一定是穩定的、準確的。在系統設計上,北斗實際上采用的空間星座,跟美國GPS和其他幾個衛星導航系統不一樣。美國的GPS只有兩萬多公里的中圓軌道的MEO衛星,我們中國的北斗同時還有在三萬六千公里高度,GEO衛星和IGSO衛星,相對于地球的固定關系和相對的區域關系,它在形成區域的服務能力上有巨大的優勢。一般的衛星導航系統它只提供導航定位和授時的服務,中國的北斗衛星有了更多的功能,如短報文、通信位置報告、星基增強等等。

在央視開講了,北斗三號系統衛星系統總設計師林寶軍展示了一幅分布圖,圖上有31顆北斗系統可見星,比另外三大導航系統GPS、格洛納斯和伽利略的衛星相加都多。“可見的星越多,定位速度就越快,精度也會更高。根據《2022 中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書》顯示,2021 年我國衛星導航與位置服務產業總體產值達到 4690 億元,較 2020 年增長 16.29%。其中,包括與衛星導航技術研發和應用直接相關的芯片、器件、算法、軟件、導航數據、終端設備、基礎設施等在內的產業核心產值同比增長約 12.28%,達到 1454 億元人民幣,在總體產值中占比為 31%,增速高于上一年。2022年中國北斗接收機市場規模達到了約200億元人民幣,同比增長約30%。其中,高精度產品市場規模約為60億元人民幣,同比增長約50%;低精度產品市場規模約為140億元人民幣,同比增長約27%。

RTK(Real-time kinematic Receiver)接收機,即實時動態載波相位差分全球導航衛星系統(GNSS)接收機,是一種高精度定位技術的關鍵設備。它主要應用于需要高精度定位的場景,如地形測量、建筑施工、農業自動化、無人機導航、自動駕駛車輛等領域。

工作原理

RTK技術基于兩個接收機:一個作為基準站(Base Station),另一個作為流動站(Rover)?;鶞收窘邮諜C固定在已知精確位置上,連續收集衛星信號,并通過無線通信方式(如無線電、GPRS、4G/5G網絡RTK服務)向流動站發送載波相位觀測量和修正信息。流動站接收機同時接收來自衛星的信號及基準站的差分數據,通過實時處理這些數據,能夠消除或顯著減少由大氣延遲、多路徑效應等因素引起的定位誤差,從而實現厘米級的定位精度。它通過利用在基準站和接收站間的差分處理,消除大氣延遲、衛星軌道誤差等因素對定位精度的影響。然而,僅僅進行差分處理是不夠的,數據處理技術在RTK實時差分定位中扮演著重要的角色。

在導航系統領域,RTK實時差分定位的應用前景廣闊。通過結合地理信息系統(GIS)、無人駕駛和航天等領域,可以實現更為精準的定位和導航服務。RTK實時差分定位的精度提升和數據處理技術的不斷創新將進一步推動定位技術的發展。RTK實時差分定位的精度提升離不開數據處理技術的支持。多路徑效應、大氣延遲等因素對定位精度的影響需要通過合適的數據處理方法進行校正。未來,隨著技術的不斷發展,RTK實時差分定位將在更多領域發揮作用,為人們的生活帶來更多便利。
在RTK實時差分定位中,數據處理的主要目標是提高定位的精度和可靠性。一種常見的方法是利用多頻觀測數據來降低多路徑效應的影響,并通過信噪比優化算法來提高定位精度。此外,精確的天線設計和時鐘校準也可以在數據處理中起到關鍵作用,進一步提升定位的精度。

主要特點

1.高精度:RTK技術可提供實時厘米級至亞分米級的定位精度,遠高于普通GNSS接收機。

2.實時性:數據處理和校正實時進行,適合需要即時高精度位置信息的應用。

3.動態定位:適用于移動中的物體定位,如車輛、無人機等。

4.兼容性:現代RTK接收機通常兼容多個衛星導航系統,如GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou等,以提高可用性和精度。

5.網絡RTK服務:隨著技術進步,越來越多的RTK接收機支持使用網絡RTK服務(如CORS網絡),無需自建基準站即可在全球范圍內獲得高精度定位。

下面拆解一款大幾千RTK接收機硬件:

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正面

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反面

主要硬件:

1.UB482

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UB482是一款由和芯星通(Unicore)基于Nebulas-II高性能高精度GNSS系統級芯片開發的多系統、多頻段、高精度定位定向板卡。這款板卡設計用于需要高精度定位與定向應用的場景,如無人機、自動駕駛車輛、測量儀器、精準農業等領域。其特點包括:

·多系統支持:能夠同時接收GPS、北斗、GLONASS等多個全球導航衛星系統的信號,實現更廣泛的衛星覆蓋和增強的定位可靠性。

·多頻點接收:通過接收不同頻率的衛星信號,可以有效消除電離層延遲等誤差,進一步提升定位精度。

·高精度定位與定向:提供厘米級的定位精度及高精度的航向角輸出,適用于需要高精度導航和定向控制的應用。

·RTK差分定位能力:支持實時動態差分(RTK)技術,通過與基準站配合使用,可實現更高的定位精度。

·緊湊型設計:其緊湊的尺寸適合集成到各種設備中,便于攜帶和安裝。

·廣泛的應用范圍:適用于各種專業領域,包括但不限于測繪、地質勘探、無人機導航、智能交通系統等。

根據最近的在線信息,UB482的價格大約在1100.00元人民幣左右,這是大頭。

2.物料網模組:

Air720模塊是一款帶分集接收功能的4G多模無線通信模塊,Air720H支持GSM/WCDMA/FDD/TDD,幾乎能夠滿足所有的M2M的需求,如:包括汽車及個人追蹤服務、無線POS機、智能計量、工業級PDA以及其它物聯網應用需求。

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3)4G模組供電

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通過絲印查詢得知:LMR23630 SIMPLE SWITCHER 是TI 一款易于使用的 36V、3A 同步降壓穩壓器,具有 4V 至 36V 的寬輸入 電壓范圍,適用于從非穩壓源進行電源調節的各種工業 應用。該器件采用峰值電流模式控制來實現簡單控制環 路補償和逐周期電流限制。它具有 75μA 的靜態電 流,因此適用于電池供電型系統。憑借 2μA 的超低關 斷電流,可進一步延長電池使用壽命。內部環路補償意 味著用戶不用承擔設計環路補償組件的枯燥工作。這樣 還能夠最大限度地減少外部元件數。該器件可選用恒定 頻率 FPWM 模式,在輕載條件下實現小輸出電壓紋 波。該器件的擴展系列產品 (HSOIC) 能夠以引腳對引 腳兼容的封裝(可用于實現簡單且優化的 PCB 布局) 提供負載電流為 1A (LMR23610) 和 2.5A (LMR23625) 的選件。利用精密使能端輸入可以簡化穩壓器控制和系 統電源時序。保護特性包括逐周期電流限制、間斷模式 短路保護和過多功率耗散而引起的熱關斷。

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4.藍牙通訊,可以通過手機進行RTK參數配置與讀取。這個接收機用的型號:Realtek RTL8761ATV-CG 是一款高度集成的單芯片藍牙 2.1/3.0/4.0 控制器,帶有 UART 接口。它在單個芯片中結合了 BT 協議棧(LM、LL 和 LE)、BT 基帶、調制解調器和 BT RF

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RTL8761ATV-CG藍牙控制器兼容藍牙核心規范v4.0,支持雙模式(BR/EDR + AMP + Low Energy Controllers)。它與以前的版本兼容,包括 v2.1 + EDR 和 v3.0 + HS。對于 BR/EDR,它支持 scatternet 拓撲,并允許從模式和主模式下的活動鏈路。對于低能耗,它支持多種狀態并允許主模式下的活動鏈接。BR/EDR 和 LE 中的鏈路可以同時處于活動狀態。

5. RTK接收機用的單片機,提供通訊接口邏輯轉換。

STM32F405RGT6TR是ST意法半導體的一款基于高性能 Arm Cortex -M4 32 位 RISC 內核,工作頻率高達 168 MHz的微控制器。Cortex-M4 內核具有浮點單元 (FPU) 單精度,支持所有 Arm 單精度數據處理指令和數據類型。它還實現了全套 DSP 指令和內存保護單元 (MPU),從而增強了應用程序的安全性。參數。核心:Arm 32位Cortex - M4 CPU,帶FPU,自適應實時加速器(ART Accelerator)允許從閃存執行0等待狀態,頻率高達168 MHz,內存保護單元,210 DMIPS/1.25 DMIPS/ MHz (Dhrystone 2.1) 和 DSP 指令。

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RTK(Real-Time Kinematic)接收機之所以價格較高,大概主要是因為以下幾個原因:

技術復雜性:RTK接收機采用了高精度的全球導航衛星系統(GNSS)技術,能夠實現厘米級甚至毫米級的定位精度。這要求接收機內部集成有先進的處理芯片和算法,能夠實時處理來自多個衛星的信號,進行精密的載波相位觀測量解算,以及實施復雜的誤差修正技術,如電離層延遲、對流層延遲校正等。

硬件成本:為了達到高精度和穩定性,RTK接收機通常采用高質量的天線和射頻前端組件,這些組件能夠有效過濾噪聲,提高信號接收質量。此外,內置的高性能處理器和存儲器也增加了成本。

軟件研發:除了硬件,RTK接收機還需要復雜且不斷優化的軟件算法支持,包括實時動態差分計算、衛星信號跟蹤與處理、以及與基準站的數據通信協議等,這些軟件的研發和維護需要大量的人力和資金投入。

服務支持:購買RTK接收機往往包含了后續的服務支持,比如CORS(Continuously Operating Reference Station)網絡服務,提供差分數據以增強定位精度,這些服務的建設和運營成本也會反映在設備價格中。

專業市場:RTK接收機主要應用于測繪、建筑施工、農業自動化、無人機導航等專業領域,這些行業對定位精度有著極高的要求,愿意為此支付相對較高的費用。

研發投入與專利費用:在GPS、GLONASS、Galileo、北斗等多系統兼容、抗干擾、快速初始化等方面,制造商需要持續進行技術研發并可能需要支付相關的專利費用。

RTK接收機的高昂價格是其技術含量、制造成本、配套服務以及所面向市場的專業需求共同決定的。希望社區專家小伙伴一起努力,把北斗系統和應用做的更好,大家一起努力吧?。?!

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原文標題:一顆就上千!拆解一款衛星導航系統接收機用的是這種芯片~

文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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