RNOTE 3 Ultra – CAN RTK F9P厘米级定位与定向模块

内容目录

产品概述
产品特性
采购链接
规格参数表
接口说明
指示灯状态
使用说明

产品概述

YJUAV RNOTE 3 Ultra，支持DroneCAN协议的厘米级定位与定向模块，支持RTK移动站和基站功能，两个模块组合可以支持双天线航向功能，可应用于无人机、无人车、无人船等载具上。

模块内置u-blox ZED-F9P导航芯片模组，具有多星多频、高精度定位、快速收敛等特性，RTK定位精度0.01m。内置工业级RM3100磁罗盘传感器，冗余磁航向功能。对比普通UART版本u-blox ZED-F9P模块，CAN通信抗干扰强，工作稳定，传输速率高达1Mbit/s。

两个模块组合搭配可以输出双天线航向数据，避免磁航向干扰问题，并且实现双GPS或RTK定位数据提供给飞控，达到定位冗余效果。行业首例运行硬实时操作系统ThreadX，航空级安全认证。完全适配开源飞控Ardupilot/PX4。

产品特性

CAN通信，DroneCAN/UAVCAN通信协议，实时性强，通信稳定；
多星多频，同时支持GPS、BeiDou、GLONASS、GALILEO等全球主流定位导航；
RTK定位，搜星快速收敛、先进的RTK算法、厘米级定位精度；
双天线定向，使用双天空端模块即可实现精准稳定的航向数据，代替磁罗盘航向；
双GPS冗余，使用双天空端模块实现航向功能，同时支持双GPS数据提供给飞控；
硬实时操作系统ThreadX，航空级安全认证；
完全适配开源飞控Ardupilot/PX4;

采购链接

淘宝链接RNOTE 3 Ultra

规格参数表

规格项	参数值
处理器	STM32F4 主频100MHz
卫星接收器	u-blox ZED-F9P 184通道
电子罗盘	工业级RM3100
实时系统	ThreadX硬实时系统
导航卫星系统	北斗、GPS、伽利略、格洛纳斯
并发卫星系统	4
卫星频段	BeiDou: B1L B2L GPS: L1C/A L2C GLONASS: L1OF L2OF GALILEO: E1B/C E5b QZSS: L1C/A L2C
导航刷新率	RTK 20Hz RAW 25Hz PVT 25Hz
定位精度	RTK定位：0.01m + 1ppm CEP 单点定位：1.5m + 1ppm CEP SBAS辅助定位：1.0m + 1ppm CEP
收敛时间	RTK < 60s
捕获卫星	冷启动 < 24s 热启动 < 1s
灵敏度	冷启动：-148dBm 热启动：-157dBm 再次捕获：-160dBm 追踪导航：-167dBm
抗干扰性	CW主动式检测与消除
数据安全性	高级反欺骗算法
天线增益	2dBi（可更换天线，标准SMA母头座子）
双天线测向功能	支持
通信方式	CAN通信
通信协议	DroneCAN协议
飞控类型	Ardupilot/PX4
接口类型	GHR-04V-S or USB Type C
扩展接口	PPS 外部事件输出
USB输入电压	4.75 – 5.25v
工作温度	-40℃ to 85℃
尺寸	51.233.214.2mm（不含天线高度）、68.7mm（含天线高度）
重量	43.5g（含天线）

接口说明

产品的接口线序及接口说明如下所示；

CAN接口用于连接飞控，USB接口用于连接地面站，HEADING接口用于双天空端之间的通信，EXTEND扩展口用于获取PPS信号、事件信号、TX串口消息。

指示灯状态

ST状态灯

常亮状态 – 一直处于这个状态，表示系统存在异常，无法正常使用；

特慢闪状态 – 没搜索到卫星；

慢闪状态 – GNSS定位成功；

快闪状态 – RTK定位成功；

GPS状态灯

常亮状态 – 未定位；

闪烁状态 – 定位成功；

RTK状态灯

红色常亮 – 未RTK定位；

绿灯常亮 – RTK定位成功；

使用说明

本模块可以在支持CAN接口和DroneCAN协议的飞控上使用，开源飞控支持Ardupilot固件和PX4固件；

模块安装

模块可使用双面胶粘贴的方式固定在无人机上，由于模块内置电子罗盘传感器，因此注意要远离电机、电调、电池等大功率用电设备，减少对模块的磁干扰；

注意：模块安装时，安装角度比较灵活，与飞控的机头方向的角度选择可以是：0°，45°，90°，135°，180°，225°，270°，315°。

Ardupilot飞控

单天空端应用

使用一个RNOTE 3 Ultra模块用于单天空端时，将该模块CAN接口接入到飞控的CAN1/CAN2通信接口；

飞控设置完以下参数后，需重启飞控，参数才能生效；

修改全部参数列表，以下对应参数
//如果接入CAN1接口，设置以下三个参数
CAN_P1_DRIVER = 1
CAN_D1_PROTOCOL = 1
GPS_TYPE = 9
//如果接入CAN2接口，设置以下三个参数
CAN_P2_DRIVER = 1
CAN_D2_PROTOCOL = 1
GPS_TYPE2 = 9

如下图，重新连接地面站后，在首页仪表图可以看到GPS模块的定位状态；

无GPS（NO GPS）-- 表示飞控没有识别出来正确的GPS，需要检查硬件连接和参数设置
未定位 （NO Fix）-- 已经识别GPS设备，但没有搜索到卫星
2D定位 （2D Fix）-- 已经有少数卫星定位
3D定位 （3D fix）-- 已经很好的卫星定位
RTK浮点解定位（RTK Float）-- 表示达到普通得RTK定位，需要有RTK基站端搭配才会显示RTK定位
RTK固定解定位（RTK Fixed）-- 表示达很好的RTK定位，需要有RTK基站端搭配才会显示RTK定位

如需了解GPS模块的更多状态信息，需打开地面站首页的状态页面；

主要观察以下状态数据，satcount（搜星数量）、gpsh_acc（水平定位精度，单位m）、gpsv_acc（垂直定位精度，单位m）、gpshdop（水平定位精度因子）；

注意：

RNOTE 3 Ultra支持RTK定位功能，如还需RTK定位，则应搭配地面端基站进行使用；

RNOTE 3 Ultra可用作架设地面端基站，或者也可以使用网络RTK基站作为地面端基站；

双天空端应用

使用两个RNOTE 3 Ultra模块作为双天空端时，既能实现双GPS功能（双GPS互为冗余），还可以实现双天线航向的功能；

使用时，两个天空端模块用到了两个CAN接口，因此需要将飞控的两个CAN接口都打开，设置以下飞控参数；

//打开CAN1接口
CAN_P1_DRIVER = 1
CAN_D1_PROTOCOL = 1
//打开CAN2接口
CAN_P2_DRIVER = 1
CAN_D2_PROTOCOL = 1

双GPS功能

将两个模块的CAN接口，任意接入到飞控CAN1和CAN2接口上即可正常使用，如下图；

如果只需要双GPS功能，不需要双天线航向功能，则只需要设置下面三个飞控参数即可，不需要参考本节后面的内容；

//设置GPS1使用CAN1接口GPS模块
GPS_TYPE = 9
//设置GPS2使用CAN2接口GPS模块
GPS_TYPE2 = 9
//打开GPS冗余自动切换功能，任意一个模块失效时，另一个模块还能够起到备份冗余的作用；
GPS_AUTO_SWITCH = 1

使用双GPS功能时，两个RNOTE 3 Ultra模块天线的安装位置没有限制，可以任意放置，只要保证天线无遮挡，搜星正常即可；

双天线航向功能

注意：

双天线航向功能对飞控的固件有版本的要求，需要Ardupilot 4.2.0及以上版本，双天线航向功能本质上是包含了双GPS功能；

两个RNOTE 3 Ultra模块的天线安装时，建议沿着飞控的X轴或者Y轴方向摆放，且天线周围无遮挡物；

建议使用馈线的方式延长并安装天线，且两个天线之间要保证30cm及以上的距离，才能获得稳定的双天线航向数据；

将两个模块的CAN接口，任意接入到飞控CAN1和CAN2接口上，同时两个模块之间的HEADING接口要用连接线连接在一起，如下图；

使用双天线航向功能时，两个RNOTE 3 Ultra模块有移动主站（moving baseline base）和移动从站（moving baseline rover）之分；

其中接入到CAN1接口的RNOTE 3 Ultra模块为移动主站，接入到CAN2接口的RNOTE 3 Ultra模块为移动从站；

首先使用地面站SLCAN功能设置两个RNOTE 3 Ultra模块的内部参数，设置完后飞控需重新上电；

//CAN1接口，移动主站，RNOTE 3 Ultra模块参数
//设置模块固定总线ID为100
CAN_ID = 100
//设置模块角色为移动主站
HEADING_ENABLE = 0

//CAN2接口，移动从站，RNOTE 3 Ultra模块参数
//设置模块固定总线ID为101
CAN_ID = 101
//设置模块角色为移动从站
HEADING_ENABLE = 1

两个RNOTE 3 Ultra模块内部参数修改之后，应固定两个模块接线方式，不能再随意交叉接入飞控CAN1、CAN2接口，否则需要重新设置一次上述参数；

接下来设置以下飞控的参数，设置完后飞控需重新上电；

//设置GPS1为移动主站角色；
GPS_TYPE1 = 22
//设置GPS2为移动从站角色；
GPS_TYPE2 = 23

//设置GPS1使用CAN节点ID为100的RNOTE 3 Ultra模块；
GPS1_CAN_OVRIDE = 100
//设置GPS2使用CAN节点ID为101的RNOTE 3 Ultra模块；
GPS2_CAN_OVRIDE = 101

//打开GPS冗余自动切换功能；
GPS_AUTO_SWITCH = 1
//打开飞控自动配置CAN外设功能；
GPS_AUTO_CONFIG = 2

//开启EKF3双天线航向功能，并冗余磁罗盘航向；
//优先使用双天线航向作为无人机航向，出现异常时可自动切换至磁罗盘航向，实现航向双冗余；
AHRS_EKF_TYPE = 3
EK2_ENABLE = 0
EK3_ENABLE = 1
EK3_SRC1_YAW = 3
EK3_SRC2_YAW = 1
EK3_SRC3_YAW = 1

//设置GPS1天线、GPS2天线与飞控安装位置的相对XYZ距离，单位为m；
//这些参数的设置，一方面是用于将GPS天线定位位置偏移到飞控的位置，修正天线安装偏差；
//另一方面的作用，是提供用于飞控计算双天线的航向角；
GPS_POS1_X、GPS_POS1_Y、GPS_POS1_Z
GPS_POS2_X、GPS_POS2_Y、GPS_POS2_Z

设置GPS1天线、GPS2天线与飞控安装位置的相对XYZ距离，相当于三维空间坐标系中，飞控处于（0，0，0）位置；

模块安装在飞控的前方向X为正值，反之负值。模块在飞控的右方向Y为正值，反之负值。模块在飞控的下方向Z为正值，反之负值。

经过上面的设置，且双RNOTE 3 Ultra模块成功搜星后，飞控能够识别到双天线航向，如下图所示：

GPS1为3D DGPS定位状态、GPS2为rtk Fixed定位状态，代表GPS2（移动从站）接收到了GPS1（移动主站）的航向修正信息；

消息框中出现“EKF3 IMU0 is using GPS”和“EKF3 IMU1 is using GPS”字符串，代表飞控已经解算出双天线航向数据，可以正常使用；

上图中的“11”数字代表当前的双天线航向，第一次设置使用时，为进一步确认当前航向信息是正常的，可以使用手机的指南针功能进行校验；

将手机方向和飞控方向摆放一致。手机指南针和当前显示航向的角度正常相差会小于10°以内；

注意：

在使用双天线航向功能的同时，还可以使用RTK基站的功能；

如还需RTK定位，则应搭配地面端基站进行使用，请参考地面端基站或网络RTK基站章节；

地面端基站应用

使用USB Type-C线将RNOTE 3 Ultra模块连接到电脑，打开Mission planner地面站软件，无需设置飞控参数，打开设置页面（初始设置->可选硬件->RTK/GPS Inject）；

将设置页面里的选项框都勾选上，选择模块对应电脑的USB COM端口，波特率不用修改，点击“连接”按钮；

连接成功后，页面下方会出现搜索到的卫星信息，如下设置基站参数；

SurveyIn Acc(m)：表示基站的基准定位精度，数值设置越小，收敛时间会越长，建议设置3~5m即可；
Time(s)：表示等待达到定位精度的时间，一般设置60s即可，如果定位精度已经收敛到设定参数，但是时间没有到60S的话，基站会等待时间到了之后再进入正常工作；

然后点击“Restart”按钮，开始进入RTK基站搜星过程；

如重新修改了定位精度与时间参数，修改后还需要点击该按钮，参数才能生效；

设置页面右边“Survey In”信息框里，会显示当前基站的定位信息状态，时间计数会以1S频率增长；

等待第一行文字变为绿色，出现“Position is valid”字符串和经纬高信息后，即表示基站完成搜星定位，进入正常工作状态；

注意：

飞行器在飞行的过程中，不能修改定位精度和时间参数，不能点击“Restart”按钮，否则会导致飞行器的RTK定位失效；

周围遮挡搜索卫星严重的话，会增加基站定位的时间和准确度，应将基站架设在开阔地方；

基站开始搜星定位及正常工作之后，不能挪动基站天线，应保持在一个固定位置；

基站搜星定位完成后，点击地面站右上角连接飞控，地面站与飞控会建立起通信链路（应使用无线数传方式连接）；

地面站软件会通过通信链路将地面基站原始RTCM数据流发送到飞控，飞控上的天空端模块即可接收到数据，然后进入到RTK定位模式；

在Mission planner地面站首页查看定位信息，如下图实例右下角信息所示，天空端模块已进入RTK Float定位模式；

网络RTK基站

Mission planner地面站支持网络RTK基站功能（NTRIP协议），是指不需要直接连接基站设备，依赖互联网基站服务商提供的网络RTK基站服务；

打开设置页面（初始设置->可选硬件->RTK/GPS Inject），选择NTRIP选项，点击“连接”按钮，弹出URL格式输入账号密码信息；

URL格式：
http://用户名:密码@服务IP:服务端口/源节点

这些信息在购买CORS账号的时候都会有提供。可以在淘宝搜索“CORS账号”，一般服务商有：千寻、中国移动、华测等
例如：
账号: qxcorsh0036659 密码: 31a4056
①IP：203.107.45.154
②端口：8003对应CGCS2000坐标系，8002端口对应WGS84坐标系，记得中央子午线改成当地
③源节点：
AUTO（五星十六频，推荐五星仪器以上使用）
RTCM32_GGB（三星八频，推荐三星仪器使用）
RTCM30_GG（双星仪器使用）

因为Ardupilot采用WGS84坐标系，所以CORS账号的端口号应设置为8002
RNOTE 3 Ultra天空端模块采用了Ublox ZED-F9P模块，因此源节点选择RTCM32_GGB

那么URL信息即下面所示：
http://qxcorsh0036659:31a4056@203.107.45.154:8002/RTCM32_GGB

注意：地面站电脑需要连接互联网才能使用这项功能。