实时动态定位(RTK)全球定位系统(GPS)
实时动态定位(Real Time Kinematic,RTK) 全球导航卫星系统(GNSS)/全球定位系统(GPS)可提供厘米级精度,使得PX4能够应用于诸如精准测绘等领域(在这些领域中,精确的定位精度至关重要)。
此功能需要在笔记本电脑/个人计算机上运行 QGroundControl 软件,并且飞行器需通过WiFi或遥测无线电链路与地面站的笔记本电脑相连。
支持的RTK设备
PX4支持 u-blox M8P、u-blox F9P 以及 Trimble MB - Two GPS,以及采用这些模块的产品。
以下为预期可与PX4配合使用的RTK兼容设备(不包括已停产设备)。该表注明了哪些设备还可输出偏航角,以及在使用两个车载单元时哪些设备能够提供偏航角。同时,表中还突出显示了通过CAN总线连接的设备,以及支持后处理动态定位(PPK,Post - Processing Kinematic)的设备。
备注:
- “✓” 或特定的部件编号表示该功能受支持,而 “✘” 或空白表示该功能不受支持。“?” 表示 “未知”。
- 在可能且相关的情况下,使用部件名称(即在GPS列中的 “✓” 表示存在GPS模块,但具体部件未知)。
- 部分RTK模块只能用于特定角色(基站或移动站),而其他模块可互换使用。
- 此列表可能会遗漏一些仍受支持但已停产的硬件。例如,CubePilot Here + RTK GPS 已停产,可能会在未来版本中从列表中移除。如果此处未提及已停产的模块,请查看早期版本。
定位设置/配置
RTK定位需要一对RTK GNSS设备:一个用于地面站的 “基站” 和一个用于飞行器的 “移动站”。
此外,你还需要:
- 一台安装有QGroundControl的笔记本电脑/个人计算机(安卓/iOS版的QGroundControl不支持RTK)。
- 一架通过WiFi或遥测无线电链路与笔记本电脑相连的飞行器。
INFO
理论上,带有基站模块的 QGroundControl 可为多个飞行器/移动站模块启用RTK GPS。在撰写本文时,此用例尚未经过测试。
硬件安装
移动站RTK模块(飞行器)
所需的连接方法以及线缆/连接器取决于所选的RTK模块(以及飞行控制器)。
大多数模块通过飞行控制器的GPS端口连接,与其他任何GPS模块的连接方式相同。部分模块连接到CAN总线(即使用DroneCAN)。
有关布线和配置的更多信息,请参阅所选设备的文档资料、通用的GNSS硬件/配置设置以及DroneCAN。
基站RTK模块(地面)
通过USB将基站模块连接到 QGroundControl。在使用过程中,基站模块不得移动。
TIP
选择一个基站模块无需移动、能清晰看到天空且与任何建筑物保持足够距离的位置。通常,使用三脚架或将其安装在屋顶上抬高基站GPS会有所帮助。
遥测无线电/WiFi
飞行器和地面控制笔记本电脑必须通过WiFi或无线电遥测链路连接。
该链路必须使用MAVLink 2协议,因为它能更高效地利用信道。这通常应是默认设置,但如果不是,请按照以下MAVLink2配置说明进行设置。
RTK连接过程
RTK GPS连接基本即插即用:
- 启动 QGroundControl,并通过USB将基站RTK GPS连接到地面站。电脑会自动识别设备。
- 启动飞行器,并确保其已连接到 QGroundControl。
TIP
QGroundControl 在顶部图标栏中会显示一个RTK GPS状态图标(除了正常的GPS状态图标之外),表示有RTK GPS设备连接。在RTK设置过程中,该图标为红色,一旦RTK GPS激活,图标将变为白色。你可以点击该图标查看当前状态和RTK精度。
- 然后,QGroundControl 开始RTK设置过程(称为 “测量”)。测量是一个获得基站准确位置的设置过程。该过程通常需要几分钟时间(在达到RTK设置中指定的最短时间和精度后结束)。你也可以点击RTK状态按钮查看。
- 测量完成:
- RTK GPS图标变为白色,QGroundControl 开始向飞行器传输位置数据:
- 飞行器GPS切换到RTK模式。新模式会显示在_正常_ GPS状态图标中(“3D RTK GPS锁定”):
- RTK GPS图标变为白色,QGroundControl 开始向飞行器传输位置数据:
将GPS配置为偏航角/航向信息源
当使用单个带有两个天线且_设备支持偏航角输出_的设备,或者使用某些双u-blox F9P的RTK GPS设置时,GPS可用作偏航角融合的信息源。使用GPS作为航向信息源的好处是,偏航角计算不受磁干扰影响。
这两种方法都是通过比较GNSS信号到达两个分开的天线所需的时间来工作的。天线之间的最小距离取决于设备,但通常约为50厘米(请查看制造商文档)。
能够以这种方式使用的设备列在上面表格的GPS偏航角一栏中,例如Septentrio AsteRx - m3 Pro、Holybro H - RTK Unicore UM982 GPS 以及 Trimble MB - Two。表格中的链接可带你查看特定设备的PX4配置。
一般来说,当使用GNSS作为偏航角信息源时,你需要配置以下参数:
参数 | 设置 |
---|---|
GPS_YAW_OFFSET | 基线(两个GPS天线之间的连线)相对于飞行器x轴(前后轴,如此处所示)所成的角度。 |
EKF2_GPS_CTRL | 将第3位 “双天线航向” 设置为 1 (即向参数值加8)。 |
TIP
如果使用此功能,所有其他配置应按正常方式设置(例如,RTK定位)。
可选的PX4配置
可能需要(使用 QGroundControl)更改以下设置。
RTK GPS设置
RTK GPS设置在 QGroundControl 的[常规设置](