Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – XBee Funkverbindung Vorraussetzungen

2. November 2016 | Von | Kategorie: Elektronik, Top story

Die Basisstation und das Roboter-Auto müssen über Funk miteinander verbunden werden. Diese Funkverbindung ist notwendig damit die ungenaue GPS Position des Roboter-Autos in das Verhältnis gesetzt werden kann mit der genauen GPS Position der Basisstation. Nur so ist es möglich den Fehler in der Position des Roboter-Autos zu erkennen und zu beheben. Für die Funkverbindung der Basisstation mit dem Roboter-Auto verwende ich zwei XBee Pro S1 Funkmodule. Die nach dem  Zigbee-Standard funkenden kleine Module laden geradezu dazu ein für meinen Aufbau verwendet zu werden. Einige große Hersteller aus der Industrie unterstützen diesen Funkstandard. Wer mehr lesen möchte erfährt dazu weitere Informationen auf Wikipedia unter dem folgenden Link (Wikipedia XBee). Diese XBee Module lassen sich sehr einfach mit einem USB Adapter an den Raspberry Pi anschließen und betreiben.

Die Module die ich gewählt habe verfügen über einen Antennenanschluss für eine externe Funkantennen (UF.L HF-Verbinder). So erhoffe ich mir die Reichweite zu erhören und den Aufbau in meinem Roboter-Auto flexibler gestlaten zu können. Auf dem folgenden Bild sind die beiden Module zu sehen. Bei dem rechten habe ich die externe Antenne schon angeschlossen.

XBee Pro Funkmodul

XBee Pro Funkmodul

Etwas Mut habe ich gebraucht die externe Antenne an der UF.L Buchse anzuschließen. Denn hier ist etwas Kraft notwendig den Stecker auf die Buche zu drücken. Aber dann sitzt dieser sehr fest und macht einen guten Eindruck insofern das es zu keinen Verbindungsproblemen kommen sollte.

Technische Daten:

Die XBee und XBee-PRO Funkmodule wurden nach dem IEEE 802.15.4 Standard enwickelt. Daher erfüllen diese Funkmodule die Anforderungen eines günstigen und enegiesparenden drahtlosen Sensor Netzwerks welches ideal für Mashup Netzwerke geeignet ist. Die Module benötigen wenig Leistung und können daher direkt an z. B. einem Raspberry Pi oder Arduino verwendet werden. Ich setze bei meinem Projekt auf diese Module da sie einen zuverlässigen und vorallem schnellen Datenaustausch ermöglichen.
  • Betriebsspannung: 2,8- 3,4V (ideal für den Raspberry Pi)
  • Frequenz: 2,4 GHz ( ISM Band )
  • Sendeleistung: 0 dBm ( 1 mW )
  • Empfindlichkeit: -92 dBm
  • Reichweite: bis zu 30 m Indoor / 1600 m Outdoor (stark abhängig vom verwendeten Modul. Die PRO Module haben deutlich mehr Sendeleistung.)
  • Stromaufname: ( TX / RX / Power-Down Current ) 45 mA / 50 mA / <10uA
  • Datenrate ( über Funk ): 250.000 bps
  • Datenrate ( Interface ): 1.200 bps – 250 kbps
  • serielle Schnittstelle: 3.3V CMOS UART
  • Standard: IEEE 802.15.4
  • Topologien: Point-to-point, Point-to-multipoint und Peer-to-peer Konfiguration des Aufbaus möglich.
Der Hersteller dieser Module ist DIGI INTERNATIONAL.

Hier ein Angebot bei Amazon für ein XBee Modul wie ich dieses an meinem Raspberry Pi in Verwendung habe. Von der Bauform unterscheiden sich die Module immer etwas leicht aber von der Funktion gibt es keinen Unterschied.

MOD, XBEE PRO, 802.15.4, U.FL CONN XBP24-AUI-001 By DIGI INTERNATIONAL
Preis: --
0 neu0 gebraucht

Mit einem XBee Explorer können die XBee Module einfach über USB an den Raspberry Pi angeschlossen werden.

Als Antennen habe ich die folgenden bei mir verbaut. Diese funktionieren ohne Probleme und konnen über die nachfolgende Werbung bei Amazon gekauft werden.

XBee USB Adapter – XBee Explorer

Für den Anschluss an den Raspberry Pi verwende ich für die XBee Module jeweils einen USB Adapter. Auf diesen wird das XBee Modul einfach aufgesteckt und angeschlossen. So habe ich weniger Kabelsalat und die Wartung der Basisstation und der mobilen Einheit bzw. dem Roboter-Auto wird deutlich einfacher. Das nachfolgende Bild zeigt die beiden USB Adapter einmal ohne aufgestecktem Modul und einmel mit aufgesteckten XBee Modul.
XBee Pro S1 Modul - USB Adapter

XBee Pro S1 Modul – USB Adapter

Zusammenfassung:

Die Funkverbindung über eine serielle Schnittstelle zwischen den beiden Raspberry Pis kann mit zwei XBee Pro Modulen sehr einfach aufgebaut werden. Die Kommunikation sollte ohne großer Konfiguration klappen. Wie zwei Raspberry Pi’s mit jeweils einem XBee Modul verbunden werden beschreibe ich in einem weiteren Bericht. Aktuell habe ich die Hardware noch in meinem Büro liegen und nocht nicht ausprobiert.


Artikel Übersicht GPS Modul RasPiGNSS:

Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Einführung
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB - Theoretischer Aufbau
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – GPS Antennen Aufbau
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Software Installation
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Konfiguration RTK Basisstation
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Konfiguration RTK Mobile Einheit
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – XBee Funkverbindung Vorraussetzungen
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Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Navigation
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Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Erfahrungsbericht
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