Die Basisstation und das Roboter-Auto müssen über Funk miteinander verbunden werden. Nur so kann mit der RTK-Bibliothek eine exakte GPS-Positionierung umgesetzt 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 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 XBee PRO:

Die XBee und XBee-PRO Funkmodule wurden nach dem IEEE 802.15.4 Standard enwickelt. Daher erfüllen diese Funkmodule die Anforderungen für ein günstiges und enegiesparendens drahtloses Funkmodul welches ideal für Mashup Netzwerke geeignet ist. Die Module benötigen wenig Leistung und können daher direkt an z. B. einem Raspberry Pi oder Arduino angeschlossen werden. Ich setze bei meinem Projekt auf diese Module da sie einen zuverlässigen und vorallem schnellen Datenaustausch ermöglichen die ich für die exakte GPS-Positionierung benötige.
  • 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: EUR 70,63
1 neu von EUR 70,630 gebraucht
MOD, XBEE PRO, 802.15.4, U.FL CONN Module Applications:- MCU Supported Families:XBee Wireless Protocol:IEEE 802.15.4 Data Rate:250Kbps Module Interface:UART Supply Voltage Min:2.8V Supply Voltage Max:3.4V Development Tool Type:XBee Module Kit Features:Long Range Data Integrity, Low Power, Advanced Networking & Security, ADC and I/O Line Support Type:XBee RF Module

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.

HUACAM HCM16 2 x 2,4 GHz 6 dBi Indoor Omni-direktionale Antenne 802.11n / b / g RP-SMA-Buchse + 2 x 12cm U.FL Mini PCI zu RP-SMA Pigtail Antenne WiFi Kabel
Preis: EUR 9,29
1 neu von EUR 9,290 gebraucht
Technische Daten : Frequenzbereich (MHz) 2300-2500 Gewinn (dBi): 5 V.S.W.R. : 1.3 Maximale Eingangsleistung (W) 50 Mechanische Eigenschaften Anschlusstyp SMA Unrund (dB) 0.5 Impedanz 50 Blitzschutz Direkter Boden Polarisation Vertikal Ausstrahlen des Element-Material Kupfer Radome Material EVA Radome Farbe Grau Dimension (mm) 195 (unbend) 173 (biege) Tailing Kabellänge (mm) 100/120/200 Wight (Kg) 0.09 / 12 Anwendung Zustand Indoor Betriebstemperatur: -40 ~ + 85 Reposition Temperatur: -55 ~ + 100 Eigenschaften : U.FL / IPX zu RP-SMA (F) Verlängerungskabel zu WiFi Booster Antenne extern intern WiFi Anschluss beide mit verwendet werden können Innen- und Außenantennen Kompatibel mit 802.11 a, 802.11b, 802.11g und 802.11n Das Paket beinhaltet : 2 x 9dBi omni-direktionale Antenne 2 x 15cm U.FL Mini PCI zu RP-SMA Pigtail Antenne WiFi-Kabel

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. Über diese Funkverbindung werden die GPS Rohdaten der Basisstation an die mobile Einheit für die exakte GPS-Positionierung übertragen. Die Kommunikation der Funkmodule klappte ohne großer Konfiguration wenn ich das an dieser Stelle vorweg nehmen darf. 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
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – XBee serielle Datenübertragung
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Navigation
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – RasPiGNSS im Dauer-Betrieb
Präzise GNSS-Positionierung mit dem Raspberry Pi und RTKLIB – Erfahrungsbericht
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