Rakennamme senttimetritason paikantimen huokealla (RTK GNSS)

[borg]

Borgholmin kuivanmaansaaren teknologiakeskuksessa olemme aika ajoin seuranneet ns. RTK-paikantimien hintakehitystä. Tähän saakka hinta on aina ollut aivan liian korkea, jotta harrastelemiseen olisi kannattanut ryhtyä. Nyt kuitenkin aletaan olla hinnan suhteen hyvinkin järkevissä lukemissa.

Navigaatiosirujen valmistaja Quectel on joskus viime vuonna tuonut markkinoille piirisarjan, josta kiinalaiset valmistajat ovat alkaneet leipoa erittäin kohtuuhintaisia RTK GNSS-moduuleita. Kun aiemmin vastaavien hinnat ovat huidelleet jossakin luokassa 500 - 300 - 200 - 100 euroa, niin Quectelin LC29HDA-2 RTK-moduulin saa juuri tällä hetkellä hintaan 32,50€ lähipostiin kannettuna, kun käyttää Aliexpressin viiden euron alennuksen yli kolmenkympin ostoksille.

Pitää suositella tuota Panda IoT Store Store:a. Tavara on sitä mitä pitääkin ja asiakkaaseen ollaan hyvin kiitettävästi yhteyksissä. Kysytään jopa myöhemmin, ollaanko tavaraan tyytyväisiä. Eikä hinta ole sen kalliimpi kuin muillakaan, pikemminkin päin vastoin.

Kuvan kortteja saa ilman antennia tai antennin kanssa. Antennista lisää myöhemmin.

Quectel LC29H LC29HDA module L1+L5 GNSS Glonass Galileo High-precision core board With USB GPS dual-frequency active antenna - AliExpress 7

Smarter Shopping, Better Living! Aliexpress.com

www.aliexpress.com

Mitä tällaisella sitten voi tehdä, mitä on hyvä tietää ja miten kapinetta käytetään, siitä aion kertoa lisää sitä mukaa, kun itse perehdyn aiheeseen. Tähän mennessä olen mm. saanut kapineen jytäämään ja päässyt tyypilliseen 2 sentin paikannustarkkuuteen. Olen kytkenyt paikantimen vanhaan Android-tablettiin ja paikantanut mm. pihassa olevan sähkökaapin suhteessa naapurin ja meidän väliseen rajaan.

Toivon, ettei tässä viestiketjussa käsiteltäisi tyypillistä kännykkäpaikannusta, mummojen metsään eksymistä, yms. Kulhia ja Saappi - tyypisiä juttuja. Tämä siksi, että ketju säilyisi luettavana. Aihe saattaa jopa kiinnostaa joitakin tontinomistajia. Pidätän itselläni oikeuden siivota ketjua, jos koen sen tarpeelliseksi.

 

[AJS]

Miten paikannuksen tarkkuus varmistetaan, jollain tiedetyllä kiintopisteelläkö?

 

[borg]

Miten paikannuksen tarkkuus varmistetaan, jollain tiedetyllä kiintopisteelläkö?

RTK:ssa tarvitaan jostakin NTRIP-korjaussignaali. Niitä on saatavilla ilmaiseksi RTK2GO-palvelusta, maksullisesti eri paikannusalan yrityksiltä tai voi itse rakentaa kiinteän referenssiaseman.

Olen kokeilussa käyttänyt noin 15 kilometrin päässä olevaa NTRIP mount pointtia ja se on toiminut varsin hyvin.

Tässä Agronav-sivuston juttua aiheesta:

RTK korjaussignaali - ilmaiseksi?

Palveluissa kuten Centipede-RTK ja RTK2go on tarjolla julkisia tukiasemia, joita pystyt hyödyntämään ilmaiseksi. On kuitenkin hyvä muista...

www.agronav.fi

 

[borg]

USB-väylään liittämiseksi tarvitaan ns. UART. Ostin itse tällaisen:

1PC-5pcs USB TTL converter UART module CH340G CH340 3.3V 5V switch type-c for arduino - AliExpress 502

Smarter Shopping, Better Living! Aliexpress.com

www.aliexpress.com

UART-moduulissa pitää olla mahdollisuus käyttää sitä 3,3V logiikan kanssa. Monissa on vain 5V.

Tässä jännitetaso valitaan jumpperilla ja kortilta on mahdollisuus ottaa 5V tai 3,3V vastaanotinmoduulille. Yllä mainittu kortti käyttää 5V käyttöjännitettä, mutta sen logiikkasignaalit menevät 3,3 voltin mukaan.

Näin vastaanotinmoduuli ja UART kytketään. Vastaanotinkortille syötetään 5V käyttöjännite, mutta UARTin jännitejumpperi asetetaan asentoon 3,3 volttia. RXD ja TXD kytketään ristiin korttien välillä.

 

[borg]

LC29HDA - kortin mukana saa helposti tilattua pienen GNSS-antennin. Ne toimivat kyllä, mutta missään niitä ei kehuta erityisen hyviksi. Tällaiset halvat pikkuantennit hyötyvät suuresti niiden alle laitettavasta maatasosta, jonka tehtävää oheisessa kuvassa hoitaa paistinpannu. Jokin parinsadan millin halkaisijainen pellinpala on käypäinen. Se voi olla vaikka maalipurkin kansi, tms.

 

[borg]

Satuin saamaan erityisen edullisesti (viimeinen kappale) antennin tyyppiä Beitian BT-760. Se vaikutti paremmalta kuin nuo pikkuantennit, eikä kuitenkaan maksanut mahdottomia. Väliin ostin 1,5 metriä pitkän kaapelin.

Antennin puoleinen liitäntä näissä "Survey Antenna"- tyyppisissä ufon näköisissä maanmittauskäyttöön tarkoitetuissa antenneissa on TNC. Antennissa on TNC-naaras ja kaapelissa pitää olla TNC-uros.

Vastaanotinmoduulissa on SMA-naaras, joten kaapelin toisessa päässä pitää olla SMA-uros. Kaapelia etsiskellessäsi huomaa, että on olemassa liitin nimeltä RP-SMA, joka on nurinkurinen. Oikeanlaisessa kaapelissa pitää olla kummassakin päässä piikki liittimen keskellä.

Survey-tyyppisten antennien keskellä on kierrekiinnitys. Sen jenga on 5/8-11. Antennissa on naaraskierre ja se istutetaan vastaavanlaisen uroskierteen nokkaan. Hakutermillä "surveying pole" löytyy kaikenlaista jalaksi kelpaavaa.

Yksi vaihtoehto voisi olla kameran monopodi eli yksijalka, jolloin sillä olisi muutakin käyttöä. Tällöin väliin tarvitaan kierreadapteri, jossa on 1/4"-20 naaraskierre ja 5/8"-11 uroskierre:

 

[borg]

Jos tällaisen vastaanotinkortin hankkii, niin sen käyttöön tutustuminen kannattaa ehkä aloittaa hankkimalla Quectel:in QGNSS-ohjelma. Se on tarkoitettu Windows-ympäristöön ja se löytyy Quectel:in Download Zonesta:

https://www.quectel.com/download-zone

Lataaminen vaatii rekisteröitymisen sivustolle. Omassa käytössäni nyt ollut softa on QGNSS V2.2

PC-koneeseen liittäminen menee jokseenkin niin, että töpselöidään UART kiinni USB-porttiin. Sen jälkeen mennään Windowsin ohjauspaneeliin ja tsekataan sieltä, onko Windows hokannut, että koneessa on uusi kapine kiinni (UART). Windows 10:ssä polku on Järjestelmä > Tietoja > Laitehallinta

Sieltä bongataan, missä COM-portissa UART sojottaa:

Portin asetuksista voi laittaa nopeudeksi 115200, muihin en koskenut. Vastaavasti QGNSS:ssä kerrotaan, että vastaanotinmoduuli on tuossa samassa COM-portissa ja nopeus on 115200.

 

[borg]

Jos kaikki menee putkeen tässä QGNSS:n kanssa testailuvaiheessa, niin lopputulos on jotain tämän näköistä. NTRIP client vastaanottaa korjausdataa RTK2GO-palvelusta haetulta mount pointilta. Kun tämä onnistuu, niin Quality:ksi tulee Fixed RTK, joka ei liiemmin vaella. Tässä näkyy, että paikoitus on osunut muutaman sentin ympyrän sisään (Deviation map):

 

[borg]

Tässä näkyy mitä tapahtuu, jos vastaanotinantennia tuuppaa paikasta toiseen. Siirsin antennia kokeeksi kesken kaiken vaaksan verran. Näkyy kaksi parin sentin kasaa. Aika vakuuttavaa.

 

[borg]

Tässä tämänkertaiset jorinat. Jatkossa pitää hieman avata mistä korjaussignaalin voi saada. Meillä sitä on saanut toiselta luodolta noin 15km päästä, mutta läheskään kaikkialla ei NTRIP:iä lähettäviä ole. Viljelyseuduilla tilanne on paras.

Sitten pitää kuvailla myös miten tällaista kapinetta voi käyttää ihan oikeassa paikannuksessa eikä pelkästään tarkkuuden testailussa. Olen kokeillut paikannusta tabletin ja Karttaselain-ohjelman pro-kokeiluversion kanssa. Onnistui, mutta kokemusta ei vielä paljon ole. Tässä tarvitaan myös lisäohjelma, jolla vastaanotetaan NTRIP-korjaussignaali.

Pidemmällä aikavälillä ajatuksena olisi rakentaa esp32:n kanssa bluetooth-silta, jolloin paikantimen saisi kytkettyä langattomasti tablettiin. Tablettini on sen verran vanha, ettei sen lataaminen ja OTG-piuhalla UART:in kytkeminen ole mahdollista yhtä aikaa, joten akku siis tyhjenee käytössä kaiken aikaa, koska samanaikainen lataus ei onnistu.

Vielä pidemmällä tähtäimellä olisi tarkoitus kokeilla rakentaa myös kiinteä referenssiasema, jotta korjaussignaalia voisi tuottaa itse. Tällaisen pitäisi onnistua ihan samanlaisella LC29HDA-kortilla ja tietokoneella / raspilla / puhelimella... jne.

Yleisenä huomiona kerrottakoon, että tällaisen DIY-senttitarkan paikantimen tulosta näyttämään tarvitaan Android-puhelin tai tabletti. Applen lähestyminen paikannukseen on, että pitää käyttää tiettyjä sertifioituja paikantimia tms. Tällainen halpuutettu ratkaisu ei kaiken selvittelyn perusteella toimi.

 

[sytem]

Itsellä on kotona katolla noin viidensadan ardusimple-gps palikka ja raspberrypi2 ntrip-dataa rtk2go:n lähettämässä. On vaan näköjään mennyt rikki jossain kohtaa, tässä kotona ei sille ole vielä varsinaisesti käyttöä tullut keksittyä, testiympäristönä veljen tilalla olevalle vastaavalle setupille.

Tarviipa joku päivä tutkailla että mikäs tota nyt harmittaa.

 

[borg]

pitää hieman avata mistä korjaussignaalin voi saada

Korjaussignaalin välittäminen tapahtuu nykyään tyypillisesti netin kautta, koska kännykkäyhteydet ovat varsin toimivia.

Korjaussignaalia tuottaa jokin kiinteä referenssiasema (base) ja sitä tarvitsee liikkuva asema (rover). Rover voi olla jokin liikkuva laite tai vaikkapa jalkamies, jolla on vesivaaka kepissä ja sen kepin nokassa antenni. Kepin kupeessa on kännykkä, jonka karttanäytölle GNSS-vastaanotin merkkaa missä ollaan ja NTRIP-korjaussignaalilla korjataan tuo tieto senttimetritarkkuuteen.

Palvelu nimeltä RTK2GO on avoinna kaikille halukkaille, jotka haluavat tuottaa korjaussignaalia. Sinne rekisteröidytään ja keksitään omalle referenssiasemalle nimi (Mount point). Palvelun käyttäjät voivat sitten valita itselleen sopivan mount pointin, josta korjaussignaalia otetaan vastaan. Muitakin vastaavalla tavalla toimivia ilmaisia palveluita on, mm. Centipede.

Monessa kohtaa aiemmin mainittu lyhenne RTK tulee sanoista Real Time Kinematics. RTK on tekniikka, jossa käytetään hyväksi hyvin tarkasti määritetyn referenssiaseman sijaintitietoa ja sitä seikkaa, että lähellä toisiaan olevissa paikoissa maan pinnalla ilmakehässä tapahtuvat GNSS-satelliittisignaalien häiriöt ovat varsin samankaltaisia. Sopivalla algoritmilla voidaan miinustaa pois signaalin häiriöt ja lopputuloksena saadaan basen ja roverin välinen tarkka sijaintiero. Näin rover pääsee parhaimmillaan parin sentin paikannustarkkuuteen.

Basen ja roverin välistä välimatkaa nimitetään baselineksi. Sen pitäisi olla varsin lyhyt, jotta nuo ilmakehän aiheuttamat häiriöt olisivat mahdollisimman samanlaiset. Yleinen nyrkkisääntö on, että baselinen olisi hyvä olla alle 20 km. Itse olen saanut oikein hyvän RTK-lukituksen, kun matkaa referenssiasemaan on ollut 15 km.

RTK2GO:n base-asemat (mount pointit) näkyvät kartalla, johon pääsee tämän taulukon kautta:

NTRIP Caster Table

Klikkaa View All > kartalle.

Kuvakaappaus kartasta Suomen osalta 19.8.2025:

Kuten kuvasta näkyy, alueilla joissa on maanviljelystä ja suurempia tiloja, mount pointteja on aika tiheässäkin. Joillakin seuduin vastaavasti matkaa lähimpään korjaussignaalin lähettäjään on hyvinkin paljon. Centipeden kartta näyttää varsin samanlaiselta.

Korjaussignaalin käytössä tarvitsee tietää vain muutama asia:

1) löytää käyttämästään ohjelmasta kohta, jossa NTRIP-asetukset tehdään
2) tietää, mikä on NTRIP Casterin osoite
3) tietää, mikä on NTRIP Casterin portti
4) tietää käyttäjätunnus
5) tietää salasana
6) valita Mount point

Mainitsin, että aluksi kannattaa ladata Quectelin QGNSS-ohjelma ja harjoitella sillä perusasioita, niin ne tulevat tutuiksi. Seuraavana miten edellä mainitut tiedot asetetaan QGNSS:n NTRIP Clientiin:

1) QGNSS:n valikosta klikataan auki NTRIP Client

2) ja 3) RTK2GO:n sivuilla mainitaan palvelun osoite ja portti:

4) Käyttäjätunnus-kenttään laita oma sähköpostiosoitteesi

5) Salasana-kohtaan ei laiteta mitään

6) Mount point kannattaa valita se, joka on lähimpänä sinua tai joka on muuten käyttökelpoinen. Esim. sellainen mount point, joka ei lähetä korjausdataa niille satelliiteille, joita käytät, ei ole oikein hyvä, vaikka olisikin lähimpänä.

Näin nämä tiedot täytetään QGNSS:n kenttiin:

Metsala niminen mount point sopinee esim. Jyväskylän liepeillä olijalle.

Klikkaamalla "Update NTRIP Source Table" käy QGNSS hakemassa luettelon, jossa on kaikki julkiset RTK2GO:n mount pointit. Tuo listaus näkyy oikeanpuoleisessa ikkunassa. Jos listauksen saa, niin tilanne on jo aika hyvä - yhteys RTK2GO:n kanssa toimii. Listan lopussa lukee "the remote host closed the connection". Tämä johtuu siitä, että huijasin hieman ja hain listauksen, vaikka username oli väärin "tähän sähköpostiosoitteesi" eikä vastaanotinta ollut kytkettynä koneeseen. Liikenne mount pointin kanssa on vuoropuhelua ja siihen tarvitaan osalliseksi myös oma GNSS-vastaanotin.

Näin kokeilemalla oppii RTK-korjaukseen tarvittavan NTRIP-clientin käytön. Toiminta on kutakuinkin samanlainen muissakin ohjelmissa ja näin opittua on helppo soveltaa.

 

[borg]

Maanmittauslaitoksella on myös RTK-korjausdataa tuottava systeemi, jota he itse käyttävät. Tähän on mahdollista saada kokeilutunnukset aina kolmeksi kuukaudeksi kerrallaan, jos osaa selittää, mihin tunnuksia tarvitsee. Kolmen kuukauden päästä pitää antaa palautetta, jotta saisi tunnukset uusittua.

Ensin pitää rekisteröityä FINPOS-käyttäjäksi:

Rekisteröidy FINPOS-käyttäjäksi

DGNSS- ja RINEX-palvelut ovat avoimia ja maksuttomia. RTK-palveluun voidaan myöntää määräaikainen käyttöoikeus tutkimus- & kehityskäyttöön. Katso lisätietoa ja ohjeet palveluiden käytöstä.

www.maanmittauslaitos.fi

Kun on saanut FINPOS-tunnukset, niin sisäänkirjautuneena voi hakea oikeutta tuohon RTK-korjausdataan. Oikeuksia saattaa joutua odottelemaan, sillä joku käsittelee hakemukset. Tein hakemuksen maanantaina, eikä ainakaan tiistain aikana vielä mitään tapahtunut.

 

[borg]

FINPOS-käyttäjänä voi käyttää DGNSS-korjausdataa. Sillä ei pääse RTK-korjausta vastaavaan tarkkuuteen, mutta parhaimmillaan jotain plus miinus puoli metriä on mahdollista.

DGNSS-palvelu

Maanmittauslaitoksen FINPOS-palvelu tarjoaa käyttäjille maksutta reaaliaikaiset DGNSS-korjaukset koodipaikannukseen. DGNSS-korjauksia käyttämällä saavutettava sijaintitarkkuus on parhaimmillaan noin puoli metriä.

www.maanmittauslaitos.fi

Kokeilin tuota maanantaina, mutta minulla oli GNSS-antenni liian lähellä taloa, käytännössä räystään alla. Tulokset olivat vähän huonoja. Pitää kokeilla joskus uudelleen. Tuo DGNSS-tarkkuus on kuitenkin jo parempi kuin mihin kännykällä pääsee.

 

[borg]

Jos Aliexpressistä bongailee noita Quactel LC29H-tyyppisiä kortteja, niin vastaan tulee varmasti myös hieman erilaisia. LC29H-piiristä on myös eri variantteja, AA, BA, CA, DA, EA. Kaikki eivät sovellu tarkoitukseen. Jos hinta on vielä halvempi kuin itse löytämäni, on mahdollista, ettei piiri ole DA. EA on muistaakseni vielä parempi (myös hieman kalliimpi) ja soveltuu liikkuviin laitteisiin.

Joissakin korteissa on suoraan USB-liitäntä, joka voi olla kätevä, erillistä UART:ia ei ehkä tarvitse ollenkaan. Netistä löytyi kuitenkin kertomuksia taisteluista mm. joidenkin näillä korteilla olevien kytkinten asennoista (ei dokumentoitu kunnolla), joten päätin valita tämän käyttämäni simppelin kortin.

 

[Juh44]

Kuvakaappaus kartasta Suomen osalta 19.8.2025:

Näytä liitetiedosto 156200

Onko tuossa siis kaikki suomen täplät?
Huomautan vaan että melkein puolisuomea puuttuu...
(Linkki ei toiminut, tai linkki toimi mutta siellä on vain tyhjä karttapohja ja virheilmoitus)


Ja sellainen kysymys että missä se "nollapiste" sitten on?
Kuvia katsellessa ei pistänyt itselle silmään mitään ruksia missään... Kun eihän siitä senttitason tarkkuudesta ole oikein iloa jos se sentintarkka piste on vaan jossainkohtaa sitä tablettia?

 

[borg]

Huomautan vaan että melkein puolisuomea puuttuu...

Jep, siellä kuvan ulkopuolisessa Suomessa ei ollut tänään mitään täpliä. RTK2GO mahdollistaa myös NTRIP-signaalin, jossa mount point ei näy taulukossa eikä kartalla. Sen nimi pitää vain tietää. Noita saattaa olla toinen mokoma (?).

Jostakin syystä tuo sivusto ei aina anna listausta. Osoitteen pitäisi olla ok. Pitää tarkkailla, minusta tuo panttasi minulta tietoja joskus aiemminkin.

EDIT: osoite on oikein, mutta ilmeisesti kartta näkyy oikein vain, jos sinne menee mount point taulukon kautta. Päivitin linkit tuonne aiempaan viestiin.

 

[oh1hih]

Kiitoksia borggi, mielenkiintoinen ulostulo, ja aihe joka koskettaa.

 

[borg]

missä se "nollapiste" sitten on?

Nollapisteellä tarkoitat omaa sijaintia vaiko referenssi (base) aseman paikkaa? Tässähän ei vielä ollut käytössä mitään karttasovellusta, ainoastaan testattiin tarkkuutta. QGNSS:ssä on yhtenä ikkunana myös yksinkertainen kartta, mutta se on vain toiminnan havainnointia varten. Oikeastihan tarvitaan jokin paikannussovellus, jossa on tonttirajat ja pyykit, esim. Karttaselaimen maksullinen versio.

 

[Juh44]

Nollapisteellä tarkoitat omaa sijaintia vaiko referenssi (base) aseman paikkaa? Tässähän ei vielä ollut käytössä mitään karttasovellusta, ainoastaan testattiin tarkkuutta.

Roverin paikkaa, mutta nyt kun ajatuksella luki uudelleen niin keskellä antenniahan se tietenkin on...