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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。

INFO

部分RTK GNSS设置可提供偏航角/航向信息,作为指南针的替代方案:

支持的RTK设备

PX4支持 u-blox M8Pu-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。

设备GPS罗盘DroneCAN将GPS配置为偏航角/航向信息源PPK
ARK RTK GPSF9PBMM150双F9P
ARK MOSAIC - X5 RTK GPSMosaic - X5IIS2MDCSeptentrio双天线
CUAV C - RTK GPSM8P/M8N
CUAV C - RTK2F9P双F9P
CUAV C - RTK 9Ps GPSF9PRM3100双F9P
CUAV C - RTK2 PPK/RTK GNSSF9PRM3100
CubePilot Here + RTK GPSM8PHMC5983
CubePilot Here3 CAN GNSS GPS (M8N)M8PICM20948
Drotek SIRIUS RTK GNSS ROVER (F9P)F9PRM3100双F9P
DATAGNSS GEM1305 RTK ReceiverTAU951M
Femtones MINI2 ReceiverFB672, FB6A0
Freefly RTK GPSF9PIST8310
Holybro H - RTK ZED - F9P RTK Rover (DroneCAN变体)F9PRM3100双F9P
Holybro H - RTK ZED - F9P RTK RoverF9PRM3100双F9P
Holybro H - RTK F9P UltralightF9PIST8310双F9P
Holybro H - RTK F9P Helical or BaseF9PIST8310双F9P
Holybro DroneCAN H - RTK F9P HelicalF9PBMM150双F9P
Holybro H - RTK F9P Rover LiteF9PIST8310
Holybro DroneCAN H - RTK F9P RoverF9PBMM150双F9P
Holybro H - RTK M8P GNSSM8PIST8310
Holybro H - RTK Unicore UM982 GPSUM982IST8310Unicore双天线
LOCOSYS Hawk R1MC - 1612 - V2b
LOCOSYS Hawk R2MC - 1612 - V2bIST8310
mRo u - blox ZED - F9 RTK L1/L2 GPSF9P双F9P
RaccoonLab L1/L2 ZED - F9PF9PRM3100
RaccoonLab L1/L2 ZED - F9P with external antennaF9PRM3100
Septentrio AsteRx - m3 ProAsteRxSeptentrio双天线
Septentrio mosaic - gomosaic X5 / mosaic HSeptentrio双天线
SIRIUS RTK GNSS ROVER (F9P)F9P双F9P
SparkFun GPS - RTK2 Board - ZED - F9PF9P双F9P
Trimble MB - TwoF9P

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:

  1. 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。
  2. 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。

  3. 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
  4. 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: RTK数据传输
    • 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状态

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 ProHolybro 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](