TouchRTKStation
概要
- 一周波GNSSアンテナ・受信機 + RTKLIB + RaspberryPi + タッチスクリーン + ケース + GUI
機能
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基準局（Base）
- GNSS RawデータをUSBメモリに保存
- TCP Server, Ntrip Server, Ntrip Casterで観測データを配信
- ZigBeeなどの無線モジュールにも対応
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移動局（Rover）
- GNSS Rawデータ，測位結果をUSBメモリに保存
- 単独測位，Kinematic RTK-GNSS，Static RTK-GNSSに対応
特徴
- GNSSのライブラリとして RTKLIB を使用
- TouchRTKStationは RTKLIB_Touchscreen_GUI にインスパイアされたものです．
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RTKLIB_Touchscreen_GUI と大きく異なる点は，
- RTKLIBのAPP（rtkrcv，str2str）をそのまま呼び出して使用しているため，RTKLIBのアップデートをそのまま利用できる
- PyQTを利用したPythonで書かれた単一のプログラムのため，拡張が容易
- より小型 (5インチ (RTKLIB_Touchscreen_GUI) -> 4インチ (TouchRTKStation))
用意するもの
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工具類
- はんだごて
- ニッパー
- ドライバー
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部品類
- ケース: 3Dプリンタで出力 (STLデータはこちら)
- GNSS受信機: u-blox M8T CSG shopがおすすめ, mini-USBコネクタ
- mini-USBケーブル: L字ショートケーブルがおすすめ 例：Amazon
- GNSSアンテナ: Tallysman TW3710/TW3740 (GPS+GLO+BDS L1) あたりがおすすめDigi-Key(TW3710) または Digi-Key(TW3740)
- Raspberry Pi 3: RSコンポーネンツなど
- micro SDカード: Raspberry Pi用，16GB程度
- TNC(P)-SMA(J)変換コネクタ: Amazonなど
- SMA(P)-SMA(P)同軸ケーブル: ショートケーブル Amazon など
- 4inchディスプレイ: Waveshare 4inch_RPi_LCD Waveshareなど
- DC-DCコンバータモジュール: Starawberry Linux LT8697 Strawberry Linux
- micro-USBケーブル: L字ショートケーブル Amazonなど
- バッテリーホルダー: Lilliput Battery Plate for Sony Battery F-970 Amazonなど
- バッテリー: Sony NP-F550/F570(2900mAh) または NP-F750/F770(5000mAh)互換バッテリー Amazonなど
- 5/8インチナット: ポール取り付け用 MonotaROなど
- グランドプレーン: 10cm程度の金属板
- その他: 熱収縮チューブ，はんだ，など
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ソフトウェア
- SD Card Formatter
- Win32Diskimager
- (参考) Raspbian Image: 公式
- (参考) 4inchiディスプレイドライバ: Waveshare
セットアップ
Raspbianのインストール (PC上での作業)
- RaspbianのImageをダウンロード
- SD Card FormatterなどでSDカードをフォーマット
- Win32Diskimagerなどで*.imgをmicro SDカードに書き込む
TouchRTKStationのインストール
- TouchRTKStationのインストールには，Raspberry Pi3上でRaspbianを実行できるようにしておく必要がある
- Raspbian上で作業するためにHDMIケーブルでモニターとRaspberry Pi3を接続し，下記の手順でタッチスクリーンのドライバとTouchRTKStationをインストールをする
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HDMIケーブルを用いてRaspberry Pi3とモニターをつなぐ．4インチディスプレイも接続しておく．
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Raspberry Pi3を起動
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ネットワークの設定 (省略)
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TouchRTKStationのダウンロード
$ cd /home/pi/ $ git clone https://github.com/taroz/TouchRTKStation.git -
設定用シェルスクリプトInstall.sh実行
$ cd /home/pi/TouchRTKStation/install $ sudo sh Install.sh -
Install.sh実行後、自動で再起動される
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4インチディスプレイに画面が出力されるようになる．HDMI出力に戻すには
$ cd LCD-show $ ./LCD-hdmi -
TouchRTKStationの動作確認
$ sudo python3 /home/pi/TouchRTKStation/TouchRTKStation.py -
動作確認したらTouchRTKStationを終了する
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（全画面表示になっているためCtrl+Alt+Dでデスクトップ表示，またはAlt+F4で終了）
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TouchRTKStation自動起動設定用シェルスクリプトAutostart.sh実行
$ cd /home/pi/TouchRTKStation/install $ sudo sh Autostart.sh -
自動で再起動される
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TouchRTKStation.py自動起動
組み立て手順
- DC-DCコンバータの作成
- 説明書に従いはんだ付けを行う．説明書ではケーブル保証抵抗が実装されているが，今回用いるケーブルは十分短いため必ずしも実装する必要ない．DC-DCコンバータ，受信機などはショートしないように固定するか，熱収縮チューブなどで絶縁したほうが良い
- バッテリーマウントの改造
- 四方のねじを外しカバーを開ける．
- ケーブルを切断，基盤を外して電源ケーブルをはんだ付けする．
- カバーを戻す.
- 全体の組み立て
- ポール取り付け用の5/8インチナットをケースにはめ込む
- バッテリーマウントをケースに装着し，DC-DCコンバータを接続する．
- Raspberry PiにmicroSDカードを差し込む
- Raspberry Piをケースにねじ止めする．
- Tallysmanアンテナを組み立てる.
- ケーブルをつなぐ.
- LCDを取り付け，アンテナをはめ込む．
使い方
事前準備
- USBメモリをRaspberryPiのUSBポートに挿入．実行時にUSBメモリにGNSS Rawデータ(.ubx)が保存される．Roverモードの場合には，加えて測位結果(.posファイル)が保存される．USBメモリがない場合には，RaspberryPi内のhomeディレクトリに保存される．
- RoverモードでRTKをする場合またはBaseモードで補正データを配信する場合には無線LAN，またはUSBドングルなどでネットワークに接続する，またはZigBeeなどのシリアルポートとして認識されるUSB無線通信モジュールを接続する．
Rover（移動局）
- Single(単独測位)，RTK(Static)，RTK(Kinematic)のどれかを選択
- Configを押す．Inputタブは基本的にはDefaultのまま．Solution/Logタブで保存先を指定．デフォルトはUSBメモリ．
- RTKの場合は，Correctionタブで補正データのストリームを設定．さらに，基準局のBasePosタブで基準局の座標を入力．
- Startで移動局モード開始．測位結果が表示される（エフェメリスのデコードが必要なため30秒程度待つ必要がある）．
- Stopで終了．Rawデータ，Posデータが保存されている．
Base (基準局)
- Baseタブを選択
- Configを押す．Inputタブは基本的にはDefaultのまま．Logタブで保存先を指定．デフォルトはUSBメモリ．
- 補正データを配信する場合Outputタブで補正データのストリームを設定（要ネットワーク接続）．Zigbeeなどを利用する場合には，Output2タブでシリアルポートを設定する．RTCM形式で配信する場合には，BasePosタブで基準局の座標を入力．
- Startで基準局モード開始．GNSSデータの配信/保存が始まる．
- Stopで終了（数秒待つ）．Rawデータが保存されている．
各種設定の変更の仕方
Config画面のデフォルト値の変更
TouchRTKStation.pyのL26~L97を直接編集してください．
# ublox command file for Base/Rover mode
ubxcmd = dirtrs+'/conf/ubx_m8t_bds_raw_1hz.cmd'
# Default Base position configuration
basepos_type = (['LLH','RTCM']) # for Rover
basepos_itype = 1 # for Rover
basepos_lat = '35.0'
basepos_lon = '139.0'
basepos_hgt = '50.0'
# Default Input stream configration
input_iport= 2 # ttyACM0
input_ibitrate = 9 # 115200 bps
input_ibytesize = 1 # 8 bit
input_iparity = 0 # None
input_istopbits = 0 # 1 bit
input_iflowcontrol = 0 # None
# Default Correction stream configration
corr_flag = False
corr_type = (['NTRIP Client','TCP Client'])
corr_itype = 0
corr_format = (['RTCM2','RTCM3','BINEX','UBX'])
corr_iformat = 1
corr_user = 'user'
corr_addr = 'test.net'
corr_port = '2101'
corr_pw = 'password'
corr_mp = 'RTCM'
# Default Correction(Serial) stream configration
corr2_flag = False
corr2_format = (['RTCM2','RTCM3','BINEX','UBX'])
corr2_iformat = 3
corr2_iport= 4 # ttyUSB0
corr2_ibitrate = 9 # 115200 bps
corr2_ibytesize = 1 # 8 bit
corr2_iparity = 0 # None
corr2_istopbits = 0 # 1 bit
corr2_iflowcontrol = 0 # None
# Default Log/Solution stream configration
log_flag = True
sol_flag = True
dir = glob.glob('/media/*/*/') # Find USB memory
if len(dir)==0:
dir = [dirtrs+'/']
sol_filename = dir[0]+'%Y-%m%d-%h%M%S.pos'
log_filename = dir[0]+'%Y-%m%d-%h%M%S.ubx'
# Default Output stream configration
output_flag = False
output_type=(['TCP Server','NTRIP Server','NTRIP Caster'])
output_itype = 0 # TCP Server
output_format = (['UBX','RTCM3'])
output_iformat = 0 # UBX
output_user = 'user'
output_addr = 'test.net'
output_port = '2101'
output_pw = 'password'
output_mp = 'TRS'
# Default Output(Serial) stream configration
output2_flag = False
output2_format = (['UBX','RTCM3'])
output2_iformat = 0 # UBX
output2_iport= 4 # ttyUSB0
output2_ibitrate = 9 # 115200 bps
output2_ibytesize = 1 # 8 bit
output2_iparity = 0 # None
output2_istopbits = 0 # 1 bit
output2_iflowcontrol = 0 # None
Roverの測位に関するパラメータの変更
RTKLIBの.confファイルを直接編集して下さい．
confファイルは下記のディレクトリに入っています．
$ cd /home/pi/TouchRTKStation/conf/
- 単独測位:
/home/pi/TouchRTKStation/conf/single.conf - RTK測位(Kinematic):
/home/pi/TouchRTKStation/conf/kinematic.conf - RTK測位(Static):
/home/pi/TouchRTKStation/conf/static.conf