この1カ月でＸｂｅｅやBlueToothやＷＩＦＩ個別の接続実験をしてきました。いざ無線システムを組もうとすると１つのモジュールで送受信が無理なことが分かってきました。つまり、ＲＴＫの結果を送信する無線モジュールとＮＴＲＩＰからのＲＴＣＭ３データを受信する無線モジュールが必要だということです。今まで、それが大変だったので、有線でＵＳＢケーブル1本で送受信できていたのですが、無線になると線1本で済むものが、モジュール2個必要という割りに合わない手間がかかるということです。
●設定作業は、有線ＵＳＢケーブルでないとできない
無線モジュール化しても、双方向通信できない設定にしてあるので無線モジュールを経由して、ucenterからＦ９Ｐの設定が一切できません。ですので、
無線モジュールと接続してあるＴｘＲｘ端子をＵＳＢシリアルに接続してＰＣからucenterで設定作業をしなければなりませんので、ＵＳＢシリアル接続が基本的にできるシステムにしておかないといけません。
※2021年5月連休 「ついにESP-NOWでRTCM配信Pgm」
1年以上悩んできたRTCＭ配信の無線化をESP-NOWで試作しました。
F9PへＲＴＣＭを供給するタイミングが非常にナイーブなので、なかなかぴったりの無線方式がなくて、RTCM無線化はWiFiのＮＴＲＩＰレシーバーをF9P Boxへ内蔵させる方法しか実現できてなかったのですが、5月連休に思い切って、ESP-NOWで配信するプログラム組んでみました。ESP-NOWでは、250byte以上の連続したデータを送ることができないので、RTCMが500バイト以上あるので、Frame毎に分割して3－4回に分割して送信して、受信側でRTCMに復元してF9Pに一括送信してます。Frameを受信すると同時にF9Pへ送信してしまうとF9Pが消化不良をおこしてしまってNO RTKになってしまう点がRTCM通信のナイーブなところです。ナイーブさの解説記事はこちらです。
ESP-NOWのプログラムソースは、下記記事で解説してあります。
ESP32かM5シリーズでNTRIPレシーバーを作った経験がある方向けです。
※２０２０年１２月１９日追記「マイコン無線システムはESP-NOWがお勧めです」
Ｆ９Ｐ ＲＴＫ始めて１年経過して２シーズン目となりました。SimpleRTK2B heading Kitをもう１セット購入して、Ｆ９Ｐ４個体制となりました。スキーの両足でheading測定をするためです。アンテナ２個をスキーの前後のとりつけて、ＢＯＸを体にとりつけて、合計アンテナ４個、ＢＯＸ２個のシステムとなるのでコンパクト化が大きな課題となります。１月からスキー場でフィールドテストを繰り返して両足MovingBase測定でよいデータと動画がとれるかトライしていく予定です。新システムにマイコンは、M5Atomを４個M5Stack１個を使いたいと構想してます。ＮＴＲＩＰ接続Wifi用に１個、MovingBase無線出力用に１個で1BOXに２個、合計４個に２ＢＯＸから発信されるMovingBaseデータをまとめて受信ログするためのM5Stack１個でマイクロＳＤにログします。
無線規格はESP－ＮＯＷを使いますが、高速通信でBlueTooth、Ｘｂｅｅよりエラー率が一桁少なく安定した無線規格です。今回、フィールドで使うのは初めてですが、短距離なので、大丈夫だと思います。接続作業の備忘録です。
ESP-NOWカテゴリー
●マイコン処理の検討（Ｆ９Ｐ ２ＣＨとＮＴＲＩＰ使用の場合）
Ｍ５ＳＴＡＣＫで検討したのですが、ＥＳＰ３２は、ＷＩＦＩとＢＬＵＥＴＯＯＴＨ対応ですが、大量のデータ通信で、両者を同時に使えるのかクリティカルな問題だと思います。事例を調べたら、バッファメモリー量が課題になるようです。２ＣＨのＬＯＧを1つのログデータセットにまとめて、ＷＩＦＩで送信すれば、ＷＩＦＩモジュールだけですみますが、現在の４ＧＷＩＦＩではリアルタイム性がなくなります。５Ｇのモジュールでやれば、無線モジュール1個で解決できるかもしれません。５Ｇが始まるので期待です。しかし、大量のデータを送受信してタイミングを守るのは大変なので、ＣＰＵとメモリーに余裕のあるＰＣに近いマイコンがあればいいと思います。私の場合、システムにあまり手間と時間をかけたくないので、RASPIより、ＷＩＮＤＯＷＳでucenterでログしたいので、ＮＯＴＥＰＣマイコンみたい小さくてＮＯＴＥＰＣ並みの機能があればと思います。ＧＰＤなどのＵＭＰＣが合理的な選択かもしれません。マイコンの代わりにＵＭＰＣをＦ９Ｐに接続しておいて、Windowsのリモートデスクトップを使って、スマホとかタブレっとでＰＣを自由にコントロールできるので、その方法でもよいかと思ってますが、ＵＭＰＣでもかさばるので優先順として
●1月末までは
ＸｂｅｅとＭ５Ｓｔｉｃｋで組んでみて、フィールドでの実験で使い勝手を評価して、ダメならＵＭＰＣ、マイコンなどの方法にしてみようと思います。
●Ｘｂｅｅ双方向通信実験結果
Ｘｂｅｅで実験してみたのですが、写真のように、ＬＥＤが点灯します
【設定条件】Ｘｂｅｅ115200bps ＣＴＳ有
ＸｂｅｅのCoordoinator側：ＰＣ接続してUcenterからＮＴＲＩＰ送信でＲＴＣＭ３データを送信
ＸｂｅｅのＲｏｕｔｅｒ側：SimpleRTK2B上ＵＡＲＴ２に接続
ＵＡＲＴ２ UBX>CFG>ＰＲＴ設定は、IN=RTCM3 OUT=ＵＢＸ＋NMEA
◆ＬＥＤの結果表
| ＬＥＤ名称 | 上記設定の場合の状態 | 設定IN=noneにした場合 |
| GPS FIX | 点滅 | 点滅 |
| NO RTK | 点灯（ＲＴＫしてない） | 点滅or消灯（ＲＴＫ計算できてる） |
| Xbee->GPS | 点滅 | 消灯 |
| GPS->Xbee | 点滅 | 点滅 |
①この写真は、ＸｂｅｅでＩＮ=RTCM3、ＯＵＴ=UBX+NMEA設定の場合
ＮＯ ＲＴＫは、ずっと点灯したままでＲＴＫ計算無しです。
➁この写真は、ＸｂｅｅでＩＮ=none、ＯＵＴ=UBX+NMEA設定の場合
GPS FIX点滅 ＧＰＳ－＜Xbee点滅 他は消灯
●原因は
①送受信データが大きすぎるから？
以前、データバイト数をカウントしたのですが、１ＫＢ以上あるので
通常のＩＯＴ無線ではありえない大きさです。
データサイズを測定した記事
➁通信タイミング観察した記事から考察
オシロでＵＳＢケーブル接続でのＴＸＲＸを観察するとＬＯＧが長いが空きがあります。ＲＴＣＭ３受信とＬＯＧデータ送信が重複してますがケーブルだから可能であって無線では不可能です、これが原因かもしれません。
タイミング的にこの関係でないとＲＴＫ計算ができない理由が在るのかもしれません。バッファが大きければＲＴＣＭ３のタイミングをずらせるのではないかとも思うのですが、通信処理ですべてのＣＰＵ時間を食ってしまうとＲＴＫ計算時間がなくなってしまうので、半分くらいは残しておかないといけないみたいなことがMovingBaseマニュアルに書いてありましたので、
送受信が重複するタイミングで通信できるＩＦが必要なのではないかと思います。無線を２ＣＨ使ってＴＸＲＸ同時通信可能にすれば、ＵＳＢケーブルと同じ使い方ができるはずですが、結局無線モジュールば倍必要になるということです。
●以後
２ＣＨのＦ９Ｐセットを一つにまとめて、ＮＴＲＩＰは、Ｍ５ＳＴＩＣＫ1個で2台分まかなってＸｂｅｅは、Ｆ９Ｐ上に送信用として2個装着するという構成で組んでみます。なぜＸＢＥＥかというと、距離が長い数百ｍ、各種設定がＸＣＴＵで簡単に細かくできる115200bpsと遅いけどハードウェアフロー制御で、データ落ちが少なくできる点があります。
ロギングはＮＯＴＥ ＰＣかＷＩＮ１０タブレットでucenterもしくは
自作のプログラムで受信するので、Ｘｂｅｅで受信したほうがやりやすいです。
※２０２０年６月２０日記
６か月経過して、無線方式を大きく変更しようとしてます。
既存のBlueToothとかXbeeでは遅すぎる、WIFIでは、高速だが
リアルタイム性で遅延が発生する点で、どれも使いずらいのですが
ESP-NOWというESP32専用のWIFIの無線規格があります。
これだと低遅延（1msec以下）で高速１MPBPSですので、今ある
無線規格ではなしえない性能をもってます。欠点としては、距離が
あまりでないのでXbeeのように数百ｍは無理です。電流もWIFIですので
２００－３００ｍAくらい食います。WIFIですが、ポケットWIFIなどの
INTERNET接続がなくてもESP-NOW間で自由に送受信ができます。
ESP-NOWを使えば、１個の無線モジュールで送受信が可能だと
思います。記事群はこちらにあります。
Arduinoの簡単なプログラムで高速無線が多端末間で自由にできます。
http://shinshu-makers.net/shinshu_makers/?s=ESP-NOW
