Technologie RTK : le cœur du positionnement précis des tondeuses robotisées, mais est-ce suffisant ?

Stellt Iech dat vir: während Dir op der Strooss vun der Aarbecht heem sidd, fällt Äre Smartphone unerwaart als Navigatiounsgerät aus. Kënnt Dir nach ëmmer heem fannen? GNSS (Global Navigation Satellite System) Technologie kann onopfälleg schéngen, awer si ass essentiell fir eis selwer ze lokaliséieren, ze navigéieren an eis Ëmfeld ze entdecken. Seng Präzisioun a Bequemlechkeet sinn an eisem alldeegleche Liewen verankert.

Inspiréiert vun dësem, ass RTK (Real-Time Kinematic), dat op GNSS Satellitensignaler als seng primär Quell vun Positiounsdaten zielt, wäit an robotic Rasenmäher ugeholl ginn. Dës Technologie erlaabt dëse Mäercher, Zentimeter-niveau Präzisioun ze erreechen, wat de Rasenpfleegprozess transforméiert. Awer, kënnen d'RTK Positiounssystemer vun haut esou "schlau" sinn wéi d'GNSS Technologie, déi an Smartphones benotzt gëtt? Kënnen si effektiv hëllefen, robotic Mäercher hir Plazen genee ze bestëmmen an d'Rasenwäertung méi effizient ze maachen? Loosst eis e méi genee Bléck werfen.

1. Wat fir effektiv Positiounstechnologien sinn verfügbar fir robotic Rasenmäher?

1.1 RTK Positiounstechnologie

RTK, oder Real-Time Kinematics, ass eng Carrier-Phase Differential Positioning Technologie, déi Zentimeter-niveau Präzisioun erreeche kann, wat et vun aneren Positionéierungsystemer ënnerscheed. D'Ursaach firwat RTK real-time Zentimeter-niveau Positionéierungspräzisioun erreeche kann, läit an dräi Haaptfaktoren:

1.1.1 Et benotzt Carrier-Phase-Mëssungen als Distanzinformatioun, wat d'Genauegkeet signifikant verbessert, an zwar ëm 2 bis 3 Bestëmmungen am Verglach zu traditionelle Pseudorange-Mëssungen.

1.1.2 Duerch d'Ausféierung vun differential Berechnungen mat Daten vun no bei Base-Stationen kënnen verschidde systematesch Feeler effektiv eliminéiert ginn.

1.1.3 Och wann d'Carrier-Phase-Mëssungen héich genee sinn, kann d'Onsécherheet vun der initialer Phase zu dem "Integer-Ambiguity" Problem féieren, wat heescht, datt een net weess wéi vill komplett Zyklen vun der Carrier-Welle während der Signaltransmissioun enthalen sinn. Wéi och ëmmer, de RTK-Algorithmus kann d'Zuel vun de komplette Zyklen genee bestëmmen, wat et erlaabt, eng Zentimeter-niveau Positiounsgenauegkeet ze erreechen.

Zesummegefaasst kombinéiert RTK Träger-Phase differential Positiounierung héich-präzis Träger-Phase Observatiounen, differential Korrekturen, integer Ambiguitéitsléisung, an Ënnerdréckung vun Multipath Effekter fir Zentimeter-niveau héich-präzis Positiounierung ze erméiglechen. Fir ze illustréieren, wann d'fréier Genauegkeet d'Längt vun zwou Cadillacs war, ass d'aktuell Genauegkeet vergläichbar mat der Gréisst vun engem Nagel—aussergewéinlech präzis fir e Gaart. Folgend ass, datt robotic Rasenmäher elo genau bestëmmte Beräicher kënnen ofschneiden, ähnlech wéi modern robotic Stëbsauger.

Zousätzlech kënnen d'Differenzsignalë tëscht der Basisstation an dem Rover an Echtzäit berechent ginn, fir Korrektiounsinformatiounen ze bidden, an d'Hochtäitsdateniwwertragung (typesch tëscht 1 Hz an 20 Hz) erlaabt séier Aktualisatiounen zur Positioun, wat dozou féiert, datt RTK-Systemer eng ganz séier Äntwertzäit hunn an eng Millisekonn-niveau Genauegkeet erreechen. Weiderhin hëlleft d'breit Deckung vun den Differenzsignalë effektiv Feeler ze korrigéieren, déi duerch Multipath-Effekter an Ëmweltinterferenzen (wéi Gebaier a Beem) verursaacht ginn, an d'Impakt vun lokalen Bedingungen op den overall Positiounsprozess ze reduzéieren.

Allerdéngs, dëst bedeit net, datt RTK Technologie fehlerfräi ass. D'Hoheofhängegkeet vun RTK Systemer op Satellitensignaler vum Basisstatioun an Rover mécht si verwundbar fir Positiounsfeeler, besonnesch an Gebidder mat net genuch Basisstatiounsdecke oder wann et Hindernisser wéi Beem ginn. Weiderhin kann d'Astellung an d'Operatioun vun RTK Systemer ganz komplex sinn, wat spezialiséiert Wëssen an Fäegkeeten fir d'Konfiguratioun an d'Wartung erfuerdert, wat d'breit Unerkennung vun dëser Technologie behënnere kann.

Trotzdem bleift dës Technologie déi am meeschte benotzte Positiounsmethod fir robotic Rasenmäher, während Tech-Firmen weider Optimiséierungsoptiounen, wéi déi folgend Methoden, ënnersichen.

1.2 VSLAM

Als eng aner wäit benotzte Positiounstechnologie gëtt VSLAM (Visuell Simultane Lokalisatioun a Kartéierung) ëmmer méi vun villen Tech-Firmen ënnersicht wéinst senger niddreger Käschte a séier Adaptabilitéit un Ëmweltännerungen.

VSLAM ass eng Technik déi visuell Informatiounen fir d'Umfeldlokalisatioun an d'Mapkonstruktioun benotzt. Et integréiert Computervisioun, Robotik, an Sensor-Daten, wat d'Real-Zäit Mapbau erméiglecht während et seng Positioun an onbekannte Ëmfeld genau bestëmmt. Typesch benotzt VSLAM verschidde Typen vun Kameras—wéi monokular, stereo, oder RGB-D Kameras—fir Bilddaten aus der Ëmwelt ze fangen, an extrahéiert wichteg Feature wéi Ecken an Kanten aus dësen Biller. Et benotzt Bildveraarbechtungsalgorithmen, wéi SIFT an ORB, fir dës Feature ze matchen an berechent duerno d'Pose vum Roboter—seng Positioun an Orientéierung am Raum—wat et erlaabt, schrittweis eng 2D oder 3D Ëmfeldkaart ze konstruéieren.

Et kann komplizéiert schéngen, awer d'Käridéi ass einfach: de Roboter benotzt seng Kameras fir d'Ëmfeld ze beobachten während hien sech beweegt. Wéi hien navigéiert, sammelt hien visuell Daten fir eng genee Echtzäitkaart vun sengen Ëmfeld ze kreéieren. Dës Kartéierung erlaabt de Roboter informéiert Entscheedungen iwwer seng nächst Aktiounen baséiert op der Struktur vum Ëmfeld ze treffen. Dës Technologie ass an verschiddene mobilen Roboter ze fannen, dorënner Drohnen, robotic Vakuumer an autonom Fäerdegkeeten.

Allerdings huet VSLAM seng Nofolgen. D'Technologie erfuerdert substantiell Rechenleeschtung fir d'Real-Zäitveraarbechtung vun grousse Bilddaten, wat effizient Algorithmen a staark Hardware Ënnerstëtzung erfuerdert. Am Géigesaz zu RTK-Technologie ass VSLAM och verwundbar géint Ëmweltfaktoren wéi Liichtännerungen, Faarwen a Landschaft. Reen, Schnéi a Stëbs kënnen Ungenauigkeiten an der Kaartbau verursaachen, wat d'Naviatioun vum Roboter behënnere kann. Zousätzlech, well et nëmmen op d'installéiert Kameras ofhänkt, ass seng operativ Reichwäit e bësse limitéiert.

1.3. Lidar Slam

Lidar SLAM ass eng Echtzäit Lokalisation a Mapping Method déi Laser Radar Technologie benotzt. Et kann Echtzäit 2D oder 3D Kaarten produzéieren, déi typesch als dräidimensional Punktwolleken oder Mesh Modeller representéiert sinn. Dir hutt vläicht bemierkt datt dës Method ähnlech ass wéi VSLAM, well béid d'Ëmfeld Mapping involvéieren. Awer, am Géigesaz zu VSLAM, wou de Roboter Kameras benotzt fir d'Ëmfeld ze fangen, funktionnéiert Lidar SLAM baséiert op engem Lidar Sensor deen um Roboter montéiert ass. Lidar Sensoren moossen Distanzen andeems se Laser Pulsé schécken an d'reflektéiert Signaler empfaangen, wat héichpräzis Punktwolleken Daten vum Ëmfeld generéiert.

Wéi de Roboter duerch seng Ëmfeld beweegt, fänkt hien kontinuéierlech Punktwolkendaten aus all Scan un, fir eng Kaart vum aktuellen Ëmfeld ze kreéieren, an esou de Roboter ze hëllefen, eng besser Lokalisatioun ze erreechen.

Im Verglach zu VSLAM liwwert Lidar SLAM héichqualitativ Umfelddaten, besonnesch an komplexe Situatiounen wéi Stadstroossen an indoor Ëmfeld, wou et eng méi héich Genauegkeet erreecht wéi d'Kamera-Sensoren, déi an VSLAM benotzt ginn. Zousätzlech, well Lidar Laser fir Distanzmessung benotzt, bleift et net beaflosst vun der Liichtbedingung, a funktionnéiert zouverlässeg an dësen dimmen an extrem hell Ëmfeld. Zesummegefaasst, Lidar SLAM ass exzellent an der Lokalisatiounsfäegkeet a weist eng staark Resistenz géint Ëmfeldinterferenzen.

Also, wat sinn d'Nodeeler? Déi gréisst Problemer sinn d'Käschten. D'gréisser Quantité vun Daten vum Lidar-Sensor erfuerdert eng signifikant Veraarbechtungsleeschtung an Ressourcen, wat d'Entwécklung vun Software komplizéiere kann an d'Käschte erhéijen. Am Verglach dofir berouht VSLAM normalerweis op etabléierten visuellen Algorithmen, an d'Fülle vun visuellen Sensoren bitt vill Open-Source Softwarewahlen. Wéinst dësem kann e Lidar SLAM System—inklusive dem Lidar-Sensor, Computer-Einheiten an Software—vill méi deier sinn wéi eng VSLAM Konfiguratioun. Dofir ass VSLAM normalerweis méi zougänglech fir Hiersteller an alldeeglech Benotzer.

1.4. UWB

UWB (Ultra-Wideband) Positiounierung ass eng Technologie, déi ultra-breed Frequenzsignaler fir relativ Positiounierung an Distanzmessung benotzt. Et gëtt haaptsächlech an indoor Positiounierungsszenarien ugewannt, wou et Submeter- oder Zentimeter-niveau Positiounéierungsgenauigkeit erreecht. UWB huet staark Penetratiounsfäegkeeten, déi effektiv duerch Mauer an aner Hindernisser passéieren, während et eng gutt Leeschtung an komplexe bannenzege Ëmfeld, wéi Verméigenstracking, Personalplazéierung an Navigatioun, behalen. Eng besonnesch bemierkenswäert Feature vum UWB ass seng Fäegkeet, d'Positiounierung an d'Kommunikatioun vu multiple Geräter gläichzäiteg ze ënnerstëtzen. Danks dëse Virdeeler huet UWB och ugefaangen, an outdoor Roboter-Mäercher benotzt ze ginn.

Allerdéngs ass seng effektiv Kommunikatiounsreich typesch ganz kuerz, normalerweis tëscht zéng a honnert Meter. Dës Limitatioun kann zousätzlech Basisstatiounen oder Relay-Ausrüstung erfuerderen, déi fir méi grouss Rasenflächen installéiert ginn, wat restriktiv ka sinn. Zousätzlech erfuerdert UWB-Positionéierung d'Installatioun vu multiple Basisstatiounen oder Ankergeräter an der iwwerwaachter Zone fir eng genee Positionéierung ze erreechen, wat d'Komplexitéit an d'Käschte fir d'Installatioun an d'Ënnerhalt erhéicht. Zesummegefaasst, während et drinnen effektiv ka sinn, ginn et vill Limitatiounen wann et dobaussen benotzt gëtt.

Zu dësem Punkt kënnt Dir Iech vläicht e bësse verwirrt fillen: et schéngt wéi keng vun dësen Léisungen wierklech zouverlässeg ass?

2. Ass et eng optimal Positiounstechnologie Léisung fir robotic Grasmäer?

Duerch d'Analyse vun de Virdeeler an Nofäll vun de verschiddene populäre Positionéierungs-Technologien, déi uewen ernimmt ginn, ass et kloer, datt all Technologie seng Nofäll huet. Als Resultat wielen e puer Rasenmäercher-Roboter Firmen, méi wéi eng Technologie ze kombinéieren, fir déi bescht Léisung ze erreechen. Ënnert den diskutéierten Optiounen spillt d'RTK-Technologie ouni Zweiwel eng zentral Roll wéinst hiren déi wichtegste Virdeeler an am wéinegsten Nofäll. Mir mussen einfach op dëser Basis opbauen an aner Technologien integréieren, fir d'Positionéierungsfäegkeeten vun den Roboter-Rasenmäercher maximal ze optimiséieren.

2.1. RTK + UWB? Net Optimal

Éischt, kucke mir ob d'Kombinatioun vun RTK an UWB d'Problemer léise kann. Mat RTK, soulaang d'Problemer vun der Basisstation Coverage fir d'Empfaang vun GNSS-Signaler an d'Signalinterferenz adresséiert sinn, sollt d'Positionéierungsfäegkeet vun RTK net an der Fro sinn. D'Basisstation Problematik ass verwaltbar; soulaang et genuch GNSS Satellitten an der Géigend verfügbar sinn, kënne mir eng genuch Zuel vun Basisstationen baséiert op de Besoinen vum Rasenmäercher setzen fir potenziell Signal Coverage Problemer iwwer grouss Flächen Gras ze léisen. Awer kann UWB d'Signalinterferenz Problematik behandelen? Dat ass e bësse ongewëss.

Zweetens, UWB Positiounierung erfuerdert datt méi Basisstatiounen oder Ankerpunkten an der Betribsgebitt installéiert ginn, fir eng genee Positiounierung ze erreechen. Dëst kéint héich Installatiounskäschten a Zäit an grousse Grasflächen oder komplexe Ëmfeld involvéieren, wat erkläert firwat et méi gëeegent ass fir indoor Positiounierung. Zweetens, während UWB Signaler eng gewëssen Dégagéit vun Penetratiounsfäegkeet hunn, kënnen si nach ëmmer an e puer Situatiounen (wéi dichte Vegetatioun oder Gebaier) blockéiert oder attenuéiert ginn, wat d'Positiounéierungsleeschtung beaflosst.

2.2.  RTK + Laser? Ze deier

Wat geschitt wann RTK Positiounstechnologie mat Laser Positiounstechnologie kombinéiert gëtt? Aus fréiere Gespréicher wësse mir, datt RTK Positioun eng Zentimeter-niveau Genauegkeet bitt. Matur Technologien wéi Lidar SLAM hunn och exzellent Präzisioun an Resistenz géint Stéierungen, wat bedeit, datt hir Kombinatioun potenziell eng Positiounsgenauegkeet erreeche kéint, wou 1 + 1 > 2 ass. Wéi och ëmmer, d'technesch an Ënnerhaltkäschte verbonnen mat esou Resultater sinn onheemlech héich, wat et bal onméiglech mécht fir de durchschnittleche Konsument sech dat ze leeschten. Dofir mussen mir fir de Moment ofwarten.

2.3.  RTK + VSLAM? Jo!

Also, kann d'Kombinatioun vun RTK an VSLAM e visuell Fusion Positionéierungsystem kreéieren, dat schlussendlech d'Problemer léisst? Aus technescher Perspektiv adresséiert VSLAM d'onschléisslech Signalinterferenz vun RTK, déi duerch Hindernisser am Wee vum Roboter verursaacht gëtt, well et kontinuéierlech eng Kaart opbauen kann, fir der Maschinn beim Vermeiden vun Hindernisser ze hëllefen, an domat d'Signalinterferenz ze reduzéieren. Aus enger Käschteperspektiv benotzt VSLAM reif visuell Algorithmen, déi breet an verschiddene Sektoren ugeholl goufen, wat d'Käschte signifikant reduzéiert. Dofir sinn béid Problemer geléist! Gläichzäiteg kann RTK effektiv d'Nachteile vun der VSLAM Technologie milderen, fir géint potenziell Ëmweltinterferenz, déi duerch Reen, Schnéi oder Stëbs verursaacht gëtt, ze schützen, an domat d'Positionéierungsresultater, déi duerch hir Kombinatioun erreecht ginn, maximal ze optimiséieren.

Mir kënnen den EFLS 2.0 benotzen, deen am Navimow robotic Grasmower als Beispill fir speziell d'Applikatioun vun dëser Technologie ze ënnersichen.

EFLS, oder Exact Fusion Locating System, erfuerdert e Minimum vun 10 Satellitten fir eng stabil Operatioun. Et kombinéiert Satellit-Positionéierung mat Signaler vun multiple Sensoren fir d'Positionéierung vum Roboter-Mäher an Echtzäit ze berechnen, an erreecht Zentimeter-niveau Genauegkeet. D'Signaler vum Satellit fir EFLS sinn aus RTK-Positionéierung, mat béid dem Navimow Roboter-Mäher an enger Antenne déi dës Signaler empfaangen. D'Luede-Station erliichtert d'Verrécklung vun den Signaler vun der Antenne zum Mäher, wat synchroniséiert Berechnungen erméiglecht, déi d'Positionéierungsfeeler reduzéieren.

Allerdéngs kënnen d'Satellitensignaler während ongënschter Wiederbedingungen, wéi Reen oder Schnéi, blockéiert ginn. Fir eng genee Positioun an esou Situatiounen ze garantéieren, ginn visuell Landmarken am System integréiert. An Gebidder mat schwaacher Satellitencouverture, kënnt d'Kamera an d'Bild fir dem Roboter eng méi zouverlässeg Positioun ze ginn. De visuelle Mappingprozess besteet aus dräi wichtege Schrëtt:

Schrëtt 1: Visuell Date gesammelt

Während senger initialer Kartéierung an der éischter kompletter Mëdungscycle, sammelt de Mëdger visuell Daten.

Schrëtt 2: Visuell Kaart Optimiséierung

Schrëtt 3: Visuell Lokalisatioun

Wann d'RTK-Signaler schwaach sinn während dem Mëllen, vergläicht de Roboter-Mëller d'Real-Zäit visuell Charakteristiken mat den visuellen Kaartdaten fir seng Plaz ze berechnen, wat eng ongestéiert Mëllung garantéiert.

Weiderhin, mat der Hëllef vun Visionfence, kann de Roboter séier op Hindernisser virun him reagéieren an enger kuerzer Zäit, wat e effiziente Mowenprozess garantéiert.

Loosst eis elo d'verbesserte Effizienz an d'aussergewéinlech Rasenpfleegserfarung genéissen, déi duerch d'Kombinatioun vun den zwou RTK-Technologien am Navimow Roboter-Rasenmäher entsteet.