Nízkonákladdová realizace Diferenciální GPS pomocí systému Arduino

Abstract

V dnešní přetechnizované době je využívano mnoha autonomních zařízení, jako jsou autonomní sekačky či drony, které jsou široce využívány v soukromém sektoru. Drony jsou velmi populární díky své mobilitě a schopnosti autonomních letů. Postupný vývoj těchto zařízení vedl k objevu mnoha aplikací, jako například filmování z ptačí perspektivy nebo autonomní doručování. Tyto autonomní zařízení se samy navigují a fungují bez uživatelských intervencí. Pro navigaci se převážně využívá systému GPS. Běžně dostupné GPS příjmače však poskytují poziční data s určitou chybou, které je třeba eliminovat pro přesnou navigaci. Hlavním cílem této práce je návrh řešení zpřesňování GPS pozice, které je levné a snadno použitelné. Navrhované řešení Arduino DGPS využívá dvou principů zpřesňování GPS měření. První mód počítá korekce pseudovzdáleností na základě rozdílu sledované a vypočtené pseudovzdálenosti (range residuals). Druhý mód pracuje na principu opakovače SBAS korekcí, kde se přijímané korekce SBAS aplikují na měřenou pozici, čímž dojde ke zpřesnění GPS pozice. Obě rešení jsou implementována do systému Arduino a uživatel si může vybrat jednu z korekčních metod.

In today's technical dimensions, there are various autonomous gadgets as drones or autonomous lawnmowers, which are widely used by the public to facilitate everyday life. Drones become more and more popular due to mobility and autonomous air operations. The continuous development leads to finding of diverse application for drones such as delivery service or filming. These autonomous devices are used to navigate themselves and operate without human intervention. It predominantly uses a GPS as a source of position information, which is provided by GPS receiver attached to the device. However, these measurements are not accurate enough to estimate the exact position, which is one of the major requirements for autonomous operation. The main objective of this thesis is to propose the solution for improving the positioning accuracy, which is not expensive and easy to implement. The Arduino DGPS solution implemented in this thesis proposes the algorithms for position accuracy improvements in two ways. The first mode uses a range residual computed by the receiver to estimate pseudorange corrections (PRCs) and corresponding position correction. The second mode works as an advanced SatelliteBased Augmentation System (SBAS) correction repeater, which uses the SBAS correction to acquire the position correction. Both solutions are implemented to the Arduino and user can choose, which correction method will be used.