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大疆D-RTK厘米级GPS定位系统开箱评测【5iMX评测室】

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楼主
发表于 2016-7-15 10:07 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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大疆最新发布的D-RTK是专为A3系列飞控开发的更高精度的定位系统。与传统GPS、气压计定位方案相比,精度由米级提升至厘米级。与指南针模块相比,其双天线测向技术不仅精度更高,而且提供强大的抗电磁干扰策力,在高压线、金属建筑等强磁干扰环境下,也能保障可靠的飞行。D-RTK是航测、航拍领域最具价值的无人机模块。D-RTK模块分为GPS+北斗和GPS+GLONASS两种规格,用户可根据自身所处位置或需要,进行灵活的选择。
历史更新(欢迎点击前往):
【5iMX评测室】大疆M600专业航拍飞行器试飞体验
http://bbs.5imx.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1216385&extra=page%3D1

为了让大家能更直观地了解D-RTK,我们特别制作了这一期开箱评测。下面请跟随我们一道,来了解这一首次应用于民用无人机领域的D-RTK产品!
D-RTK模块只兼容DJI最新的A3系列飞控,近期购买会随产品附送一个400M的数传电台,用于连接地面站系统。


D-RTK的外包装
看起来普普通通,但里面藏有玄机


打开一侧,第一眼看到的是数传电台模块


拿出里面的所有东西,可见由两大部分组成——D-RTK和数传电台


首先我们来开启数传电台包装


内部如DJI一惯的包装盒设计:双侧卡合,左右折叠


打开之后,最明显的是一份纸质的“快速入门指南”;左右折叠空间内,有各种线缆和辅材。


“快速入门指南”下面藏着电台的天空端和地面端模块


包装盒内的全部物品


天空端天线有3条,实际使用时只用到其中2条,另一1条为附送的备用天线


地面端模块上的文字:通用微功率(短距离)无线电发射设备
这个模块用的是400MHz通讯频率,使用中需要注意手持对讲机,可能会对其产生干扰,因为大多数对讲机也是使用的该频率。


地面端模块的接口:USB、CAN/UART,以及模式开关


天空端模块的接口:USB、CAN/UART,以及模式开关
模式开关是该数传统电台DU有的功能,提供给用户4种模式来选择:
1. 双向模式:一个基站连接一个移动端
2. 广播模式:一个基站连接32个移动端
3. 地面站模式:一个基站最多可同时连接5个移动端





欢迎继续阅读楼主其他信息

沙发
 楼主| 发表于 2016-7-15 10:09 | 只看该作者

接下来打开D-RTK模块的包装盒

一块硕大的铝合金基座
这个零件不是用来安装在M600上的
而是在地面使用,提供给用户一个地面站平台


包装盒内除GNSS天线和D-RTK模块外的所有物品如上图
提供了3根可折叠的天线固定支架,2短1长。
其中长的那一根用于地面站基座,安装一个GNSS天线在上面。


重头戏在这里:D-RTK模块和3个GNSS天线



3个GNSS天线是完全一样的(天空端用2个,地面端用1个)
2个D-RTK模块也是完全一样的(天空端和地面端各用1个)


做工和设计保持了DJI一惯的精良风格


侧面的接口布局简洁美观


GNSS天线的正面和背面


把支架、D-RTK预装到地面端基座上


再把数传电台也整合上去,安装完成!
地面系统可采用TB48/TB47/TB48S/TB47S电池供电。
也可以采用带有XT60插头的其他通用电池供电。
支持宽电压输入(12V-52V)
工作电流约:0.45A @ 12V




数传电台通过USB线连接电脑,电脑上需要安装DJI地面站软件。

3
 楼主| 发表于 2016-7-15 10:10 | 只看该作者

接下来进行天空端模块的安装上面这组零件叫D-RTK安装支架,是D-RTK系统的专用安装支架
如果你同时购买了M600和D-RTK系统,那么这个支架是附送的



安装4条天线支架到固定板上
这些支架是铝合金材质的


用螺丝将GNSS天线固定在天线支架上


固定好后如上图所示
需要特别强调的是:
M600必须使用上述专用安装支架,因为它能确保稳固,同时对于天线的安装角度、位置、重心等也有十分精确的定位。
如果要把D-RTK系统用于其他机架,当然也是可以的。但是在安装时,需要注意以下要点:
1. 两个天线支架和飞行器重心必须保持在一条直线上,且两个天线之间的距离不能小于25cm(尽可能大)
2. 两个天线支架必须与飞行器重心成对称
3. 两个天线的安装高度必须保持一致



然后安装基板到M600顶部,需先安装基座4个
需拆掉对应的位置的螺丝,然后更换成长螺丝,最后固定完4个基座


每个基座由3颗螺丝固定


安装完成

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 楼主| 发表于 2016-7-15 10:10 | 只看该作者

接下来,让我们把已经安装好GNSS天线的支架固定到M600顶部的基座上固定好后如上图所示
你可能已经注意到了,其中一个GNSS天线是朝机头的。
即:两个GNSS天线是按飞行方向前后分布的,而不是左右分布的。
这是安装上的要求。


用双面胶把电台天空端和D-RTK模块固定在顶板上




接下来进行布线,首先安装台电的两条天线


并将天线如上图所示这样,用专用天线夹子,夹在机身管上
注意把天线整理一下,避免缠绕螺旋桨。
接着把两个GNSS天线通过专用馈线连接到D-RTK模块上。


D-RTK模块的供电插座藏在M600的中心板内部,如上图所示
出厂时,这个插座上方有一个黑色的胶盖盖住起保护作用。
使用时,需要先取出胶盖。
在安装时,这个电源插座让我们寻找了很长时间。


把电源插头插到D-RTK电源端口、再把CAN线连接到A3飞控的任一CAN口



接着再用8pin CAN/UART线连接D-RTK和电台天空端



此时,D-RTK系统的硬件部分就算安装完成了。


布线方面需要注意两个问题:
1. 避免缠绕螺旋桨
2. 避免机臂收拆/展开时拉扯
3. 美观






关于DJI D-RTK和数传电台的硬件安装到这里就告一段落
欢迎持续关注5iMX,即将更新:软件调试和试飞!

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 楼主| 发表于 2016-7-15 10:10 | 只看该作者
本期内容,向大家介绍D-RTK的使用方法。
更新时间:2016年7月27日

一、使用前的准备工作

首先,按照说明书安装好D-RTK的地面端(基站)和移动端(可以参考上文配图)。



安装时需要注意的是:

RTK-GPS1连接到ANT1,并处于机头位置
RTK-GPS2连接到ANT2,并处于机尾位置

即:两个移动端的RTK-GPS天线的机头机尾位置是有前后顺序的,不能安装错误。
安装完成后,需要激活D-RTK才能使用。基站和移动端的D-RTK需要分别激活。


方法如下:

在PC上运行DJI Assistant2软件。
分别连接基站和移动端的D-RTK模块到PC的USB接口,然后进行激活。



Assistant2已发现了D-RTK设备


系统会提示激活按钮,点击后激活成功


激活完成后,把A3飞控的USB接口连接到PC的USB接口,然后对D-RTK天线位置进行设置


接下来设置“电台”,连接电台的USB到PC,Assistant2会发现:DJI Remote Radio的设备


设置电台的工作模式
有三种工作模式:
1. 双向模式:一个基站连接一个移动端
2. 广播模式:一个基站可连接32个移动端
3. 地面站模式:一个基站最多可同时连接5个移动端(不同地区能够支持的最大数量有可能不同)


电台是不需要激活的,但是第一次使用建议通过USB连接到电脑用调参软件进行固件更新检测(需将开关拨到SW4档)。

二、外场试飞体验




D-RTK系统由基站和移动端两部分组成。基站的部分如下图所示:


基站由D-RTK模块、RTK-GPS天线、数传电台及天线,以及电池组成。基站的电源输入插头提供了两个给用户,一个为DJI的TB47/48(S)插头,另一个为通用XT60插头。
可以根据自己的使用习惯采用TB47/48(S)来为基站供电,也可以用通用锂电池来为基站供电。
D-RTK模块支持宽电压输入(12-52V),D-RTK再通过降压为DATALINK PRO(数传电台)供电,其工作电压是9V。
D-RTK的功耗是5.2W,数传电台基站功耗是1.2W,均属于小功率设备,耗电量小。
我们采用了一组6600mAh/14.8V的锂电池为基站端供电,续航时间可长达10小时以上。一块6600mAh容量的电池满足一天的正常作业是完全足够的。




基站部分的放置位置最好是在开阔地带,避免影响基站的GPS搜星。若基站的GPS搜星不良,整个D-RTK系统将无法正常工作。
基站最好架设在一个稳定的平台上,如三脚架。我们为了测试方法,也为了检验其稳定性,将其直接放在地面上。
基站的D-RTK和移动端的D-RTK,是通过DATALINK PRO(数传电台)来进行数据交换的。因此,还必须确保移动端和地面站的DATALINK PRO有进行正常的数据通讯。
你需要观察指示灯,当DATALINK PRO天地两端的指示灯均为绿色时,则表示通讯正常。而D-RTK上面的指示灯用以提示其工作状态,见到绿灯亮即为正常。
不过天空端的D-RTK在正常情况下有可能会出现绿灯恒亮以外的状态,其意义分别代表:

紫灯慢闪:D-RTK使用浮点方式进行解算
绿灯慢闪:D-RTK使用推算方式进行解算
绿灯恒亮:D-RTK进行固定解算




飞行器也需要放置在空旷地带以便搜星,注意观察DATALINK PRO和D-RTK模块上的指示灯状态,我们非常乐意看到这些灯都是绿色的,那代表可以正常飞行。


是否能满足飞行需要,还可以通过App来进行更为直观快捷的检查。
当D-RTK处于工作状态时,若不能满足飞行条件,则App会显示“无法起飞”的提示,如上图所示。
上图所示信息告诉我们,两个天空端RTK-GPS的搜星情况,然而基站并没有传回来地面端的GPS坐标,因此无法满足D-RTK的正常工作,无法起飞。
假如此时想关闭D-RTK进行常规飞行,侧可向左滑动“RTK卫星状态”旁的开关,来关闭D-RTK系统。




当你看到上述界面时,就表示可以正常起飞了。
此时移动端的GPS和基站的GPS均接收到了对应的GPS坐标信息,并且通过DATALINK PRO进行正常的数据交换。


D-RTK系统令M600的飞行更加稳定,定点定高性能明显提升


尽管这台M600没有视觉识别以及超声波等辅助传感器,但是因为有D-RTK系统的参与,使其在定点、定高方面也有过人表现。
尤其是在低空悬停时的定点、定高性能表现,极为稳定,令人印象十分深刻。


D-RTK系统增进M600飞行姿态稳定的实际效果,还请大家通过我们拍摄的测试视频短片来了解。
有朋友可能会关注抗风性能是否会提到增强,这里说说测试体会。D-RTK系统实际上改善的是定点和定高性能,而在大风条件下飞行姿态的稳定度,实际与IMU性能、算法、动力搭配等有更为密切的关系。
基于A3飞控的控制,M600的飞行姿态已经具有了极为优越的稳定性,或者说是抗风性。那么此时在D-RTK系统的参与下,获得更好的定点和定高效果可视作绵上添花。



5iMX君认为,D-RTK的优势,是在更大飞行范围内(高度和距离),提供了比拟视觉+超声波方案定点定高性能。
而对于像精灵4和小悟这类采用视觉+超声波方案系统而言,侧是以更简单高效的方法来获得在小飞行范围内的定点定高性能。
视觉和超声波传感器的感知范围都是极为有限的,根据DJI公布的精灵4性能参数,其视觉+超声波的感知范围是15米以内,而悬停精度为:
垂直: +/- 0.1 米 (视觉定位正常工作时); +/- 0.5 米
水平: +/- 0.3 米 (视觉定位正常工作时);+/- 1.5 米

D-RTK系统的精度为:
垂直:2cm + 1ppm
水平:1cm + 1ppm

然而对于D-RTK系统而言,只要在GPS覆盖范围内均能提供有效的定位精度。
二者,拥有相似的性能。从参数看上,D-RTK的精度还会高一个数量等级。最大的不同点,则是飞行范围的区别。当然还有成本!D-RTK全套模块的价格为:29999元,可谓身价不菲!


当然,D-RTK系统的定点精度还与飞行器离基站的距离有关,飞得越远,精度随之降低。然而在DATALINK PRO的有效距通讯离2公里以内,D-RTK系统的天然精度误差几乎可以忽略不计。




三、到底怎么取舍?


D-RTK的优势:飞行精度高、抗电磁干扰能力强
D-RTK的劣势:使用成本高、会少许增加使用复杂度


你是否愿意多花将近30000元来获得更高的飞行精度和抗干扰能力呢?
要理清这个问题,还得从应用需求的角度来说。


对于一般的航拍应用来说,依靠传统双星GPS定位(通过是GPS+GLONASS)就可以获得较为理想的悬停精度,如果像精灵4这样增加了视觉感知+超声波系统的辅助,最终带来的性能也是很不错的。
而M600系统,其出厂便内置了大疆新一代A3飞控,以及双星定位系统,尽管没有视觉感知+超声波模块,但依靠A3飞控的出色表现,其飞行精度和稳定性都还是令人满意的(可参考较早前的M600试飞测试)。
如果不在极端条件下进行航拍作业,那么传统方案就可以满足需要了。

但是,若要应对于极端情况,例如:在高压线附近飞行(巡线)就会遇到强电磁干扰,传统GPS+指示针的方案容易受到电磁干扰,相对而言,D-RTK系统则拥有极高的抗电磁干扰能力。
此外,D-RTK系统还可以结合地面站来使用,最迷人的应用之一是按事先绘制好的航点进行自动巡航。D-RTK系统可以让飞行器飞得直、飞得准,对于测绘应用来说,高精度飞行具有很大的实用价值。
当然,在易用性方面,D-RTK系统还多了一套基站系统,会增加少许使用复杂程度,这是你应该考虑到的问题。


D-RTK厘米级GPS定位系统试飞测试视频


D-RTK带来的好处是厘米级或者说是相较传统GPS而言更高的自主悬停定位精度。如果你曾使用过大疆的精灵4无人机,一定对精灵4的悬停精度印象深刻。那么,此刻带有D-RTK系统的飞行器则具有比精灵4更高的自主悬停定位精度,当然,这仅仅是D-RTK系统的重要优势之一。


众所周知,精灵4并没有使用D-RTK这套复杂且昂贵的GPS定位系统,而是使用的传统GPS定位,那么它是如何做到高精度定位效果的呢?答案也是众所周知的,那是因为精灵4引入了视觉识别和超声波测高两项辅助定位技术。

与D-RTK系统不同之处在于,视觉识别和超声波测高都具有一定的使用条件和局限性,比如:基于该技术固有的特性,有距离的限制(在15米范围内视觉识别才有效<* 此数据来源于精灵4技术参数>,且不能识别线状、点状的环境材质,只能识别面状环境材质);此外,还拥有对环境的特殊要求——视觉识别系统在低照度和夜间不发挥作用,也不能识别对比度欠佳的环境材质(如镜面、反光面等)、对声波吸收率高的环境超声波系统也不发挥作用。

以上局限性,D-RTK系统都没有,因为D-RTK系统完全不依靠视觉识别和超声波就能获得更好的定位精度。可以这样来理解D-RTK——它比精灵4拥有更高的定位精度,且比精灵4拥有更广阔的飞行作为范围和更小的作业条件限制!D-RTK是基于GPS卫星定位技术的高级定位系统。


是的,D-RTK系统可以在白天和夜间工作,不受环境光线强弱的影响;D-RTK可以在数传电台的有效通讯范围内提供高精度(厘米级)的定位和定高性能,默认搭配的数据电台,能在2公里范围内工作;D-RTK拥有比传统GPS更高的抗电磁干扰能力,对电力巡线等需要在强电磁干扰环境作业的行业应用来说具有很高的价值。

尽管D-RTK有以上优势,但它也有缺点。
  • D-RTK系统的硬件系统较为复杂,它由D-RTK处理器、D-RTK天线和数传电台模块组成。其中D-RTK天线就有3个之多,其中2个要以特定的位置和距离安装在飞行器上,另一个要安装在地面,并通过数传电台进行天地实时通讯。
  • 对安装、调试、使用都有一定要求。
  • D-RTK系统的体积和重量相对较大,目前只能应用于M600这种级别的大型飞行器,与小型飞行器暂时无缘。
  • 只能在室外能接受到GPS信号的地方使用。
  • 高昂的价格。


此外......DJI的D-RTK系统只能搭配DJI最新的A3飞控才能使用!


本期内容:重点演示D-RTK的抗外力干扰性能

安全提示:以下演示内容由专业人士操作,具有一定危险性,请勿模仿!



D-RTK厘米级GPS定位系统抗外力干扰测试

欢迎观赏!


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发表于 2016-7-15 10:27 | 只看该作者

7
发表于 2016-7-15 10:56 | 只看该作者

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发表于 2016-7-15 11:04 | 只看该作者

9
发表于 2016-7-15 11:08 | 只看该作者

10
发表于 2016-7-15 11:19 | 只看该作者
厘米级定位,中东那些ZF军、抵抗者什么的可以直接买回去军用了
11
发表于 2016-7-15 11:28 | 只看该作者

12
发表于 2016-7-15 11:33 | 只看该作者
太漂亮了,口水一地
13
发表于 2016-7-15 12:25 | 只看该作者
14
发表于 2016-7-15 12:28 | 只看该作者

15
发表于 2016-7-15 13:25 | 只看该作者
求科普,gps 老美限制了民用精度,故意加入随机噪音,只能到米级,如何通过架设多个华丽的天线提高到厘米级?   厘米级只开放给军方用。

评分

参与人数 1威望 +1 收起 理由
回不去的火星人 + 1 地面固定端解算误差,实时发给天空端修正误.

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发表于 2016-7-15 13:27 | 只看该作者
有点当年发布lightbridge的感觉
17
发表于 2016-7-15 13:41 | 只看该作者

18
发表于 2016-7-15 13:56 ——“来自手机” | 只看该作者
真能到厘米级,够军用水平了
19
发表于 2016-7-15 16:08 | 只看该作者
意料之中
20
发表于 2016-7-15 16:28 | 只看该作者
这一套多少钱?

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