Piksi : RTK GPS 接收器

我們對出自GIS和映射領域的專家之手的Piksi 實時動態系統很有興趣，但是僅僅憑我們的RTK工具不足以實現這個需求。在這些背景下使用Piksi，你需要一個雙重綜合性解決方案——可以通過開關以及方便直觀的用戶界面打開的一個方案。

所以我們增加了一個加固型的RTK工具，包含兩個Piksi接收器，每個接收器完全裝配有一個外殼，一個藍牙組件，一個SD卡槽，一個綜合性的無線電線路以及10小時可再充電的鋰聚合物電池。

同時我們將為安卓和蘋果系統發布數據收集軟體，這些軟體通過藍牙與Piksi連接，你可以在你的智能收集地圖上測量、畫點，專業人士可以實現通用格式輸出整合到你標準映射工作流中去—利用Piksi實時動態系統4厘米的精確度。

什麼是RTK?

它是一種常見的GPS接收器，例如你手機上的那種，可以提供米級的定位精度。RTK系統可以把定位精度提高一百倍，定位到厘米級。

什麼是Piksi?

這種Piksi的加強版同時也是無人機使用者的綜合性參考站。這將免除連接參考站Piksi到外部電源或無線電線路，保護它免受塵土、濕氣以及外部環境的影響。同時它將允許增加車載日誌功能以及與用戶的安卓或蘋果設備交流的能力。

Piksi是具有開源軟體的RTK GPS接收器，是現有RTK系統價格的十分之一。我們設計這款接收器，相信極低成本提供如此準確度的接收器將會面向更多的應用。對於它在無人駕駛汽車系統中的應用，我們尤其抱以激動的心情。最近幾年平民和業餘愛好者使用無人機的數量急劇增加，但是高度準確、低成本的定位方案卻仍未實現。我們希望P能夠填補這一空白，用這些系統挑戰不可能的極限。

一些可能的應用

• 無人機
• 業餘火箭研究
• 無人駕駛汽車
• 建築測量
• 調查
• 方向和姿態測量
• GPS教育
• 新星座的接收
• 航拍的地理參照
• 無人割草機

Piksi技術說明

• 厘米水平的定位
• 快速定位/速度/數據更新
• 開源軟體和電路板設計
• 低電力消耗
• 較小的形狀因素
• 低成本

一個靈活的平台

我們從一開始就希望Piksi能成為GPS實驗必不可少的工具。無論你是想測試一種新的演算法，從新星座中接收信號，為你的應用更緊密地綜合調整你的接收器，或是自學GPS，Piksi將為你提供做這些的靈活性、力量和透明度。

Piksi上運行的軟體是開源軟體，正如PCB的電路和布局一樣。Linux, Windows, and OSX系統均支持這個開發的工具鏈。

我們同時開發了一款開源的GPS後處理工具，Peregrine，它提供一個高水平界面給P固件所利用的開源性GPS文庫。未處理的GPS樣品可以利用Peregrine通過P上的USB傳輸到電腦進行後處理。用Python語言編寫的Peregrine非常適合新演算法的快速發展，這些新演算法可以快速過渡到P硬體上運行的單機。

RTK 是如何工作的？

GPS接收器通過測量它到4個或更多的GPS衛星間的距離來確定它的位置。通過對由衛星不斷傳輸的唯一「編碼」的相對相位偏移量進行比較，接收器可以確定與每個衛星的相對距離。每一段代碼長度大約為300米，這在實踐中限制了接收器可以將碼相精確到幾米的精度。這是一個正常的接收器無法達到厘米級精度的原因之一。

GPS接收器的另一個重要的錯誤來源是電離層延遲。當GPS信號通過電離層時，它們的速度變慢了，在距離測量中增加了幾米誤差。信號被減慢的數量隨時間和地點的變化而變化並很難預測。

RTK的GPS接收器可以通過減少這兩個錯誤源來達到厘米的精度。

首先，除了測量碼相位之外，RTK GPS接收器還測量調製代碼的載波的相位。這種載波的波長約為19厘米。這使得測量精度比300米代碼的更高，但是有個問題——在衛星和接收器之間有一個未知數量的全載波波長。為了解決這個「整數歧義」，需要通過確保代碼和載波相位測量將隨著衛星移動和幾何問題的變化得到一致的位置解決方案。

其次，RTK的GPS接收器能夠在額外的參考接收器的幫助下減少電離層誤差。電離層的延遲隨位置的變化而變化緩慢，因此，對於兩個接收機來說，延遲幾乎是一樣的，而且基本上可以被忽略。這就是RTK GPS系統使用兩個接收器的原因。

項目現狀

我們目前有25個生產前期的Piksi接收器(與生產的相同)已組裝並準備好裝船。Piksi固件目前支持沒有RTK的普通GPS接收器的功能，我們已經開始實現RTK的功能了。我們還編寫了大量的PC端開發工具，以方便與硬體交互。開發工具鏈在Linux、Windows和OSX上得到了支持。

在實現RTK功能的同時，我們將使用Kickstarter的融資來支付開發成本。我們還將改進開發工具，並添加更多的文檔，讓開發人員和各背景下的終端用戶在使用P時都擁有愉悅的體驗。

進度計劃

請注意，儘管這些是我們最好的預測，但與所有的開發項目一樣，交付日期總是會有一些不確定因素，並且有可能出現不可預見的問題和延遲。

獎勵

我們提供兩種主要的獎勵:PIKSI和RTK工具包。PIKSI只是一個簡單的PIKSI接收器，為那些只需要一個接收器的人。正如我們在上面的技術部分所解釋的那樣，你需要兩個接收器來進行RTK，所以單獨PIKSI的獎勵並不能使你獲得厘米級的精確度。

RTK套件的獎勵佔有主要的分量。它包含兩個Piksi接收器，以及完成厘米級別的RTK定位所需的任何其他東西。看看這張圖，它展示了它是如何組合在一起的:

我們提供了兩個版本的PIKSI和RTK工具包。開發人員版和生產版。這兩個版本都包含相同的硬體。

不同的是，開發人員版本的將從我們已經組裝好的小批量Piksi接收器中發貨，並將在Kickstarter眾籌活動結束後立即發貨。請注意，開發人員版本的將會在RTK軟體開發完成之前交付。

我們將為生產版本的獎勵啟動一個全新的硬體生產，並將在12月RTK軟體開發完成時發貨。

PIKSI獎勵包括：

• 1 個Piksi
• 1個快速導航可伸縮微型usb電纜
• 2個用於連接設備到Piksi UART頭的電纜組件

RTK KIT 獎勵包括:

• 2個Piksi 接收器
• 2個快速導航可伸縮微型usb電纜
• 4個用於連接設備到Piksi UART頭的電纜組件
• 2 XBee 收音機
• 2個用於連接XBee收音機到Piksi接收器的電纜組件

加固的RTK工具套件包括2個堅固的Piksi接收器，每一個都由:

• Piksi
• 加固塑料盒
• 無線電線路和天線
• 藍牙收發器
• SD 卡槽
• 可再充電鋰聚合物電池

什麼是快速導航？

我們之前在一家名為Joby Energy的公司工作，我們成功地開發了一個RTK GPS系統，用於高空風力渦輪機。這個系統被用來引導高度動態的環境(超過8g加速，超過100英里每小時)中的無人機。在過去的2-3年里，我們致力於GPS工作，在此之前，我們一直在做我們自己的獨立的GPS項目。更多信息請參見我們在Kickstarter上的簡介。對於那些感興趣的人來說，這裡有份我們在2012年的Defcon大會上給出的有關GPS的展示報告。

國內相關

國內的普玄物聯也推出了低成本單頻RTK模塊，並有靜態和動態多種場景下的產品系列，較Piksi系別相比，產品在體積、功耗以及成本更具非常大的優勢，實現了真正的低成本RTK，值得一贊！

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