【RTK21】３か月間のフィールド測定から得たシステム課題まとめ＜システムrev01アップ＞

スキー場でのフィールド測定も3か月続いて、10数回スキー場で測定していて、白馬コルチナと上越LOTTE ATAIスキー場では様子が違っていて、
TPOに合わせて、いろいろな課題をこつこつと改良をしてます。
スキーシーズンもあと2週間となったので、システムrev00の総括をして対策を進める時期になったので、まとめて対策実施を急いでます。
システム開発の履歴では、rev00以来改良記録備忘録してませんが、課題が多いので全部改善するには時間がかかりすぎるので
きりのいいスキーシーズン終了時点でrev01としてひとまとめします。
rev00の備忘録はこちらです。1月31日から4月末まで大幅に改造しました。フィールドを変えることで測定実験で鍛えられてきました。
４M変動で言うとMan Machine Material MethodのうちフィールドはMaterialに属すると思います。

【RTK2021】SKI用MovingBaseシステム完成＜仕様rev00備忘録＞

●よく発生している課題
①RTKが停止してしまっている
１－１：Pocket WiFi接続が切れてしまっている
１－２：アンテナ線を揺動させて接触不良で寸断
１－３：ＲTCMレシーバーが止まる
１－４：携帯電波が不安定な場所
１－５：長い電源線だとWiFi NTRIP MASTERで電圧降下が大きくてRTKできない

②RTKは動いていても、収束がなかなかしない
２－１：衛星電波状況が悪い
２－２：F9Pが変な条件で計算して解がなかなかでない

③ログができてない場合がある
３－１：電源が途中できれる
３－２：コントローラからのログスタートオンオフがRTK BOXに伝わってない
３－３：M5StackCore2のESP-NOWの受信が破綻する

④　現状の確認監視ができない
４－１：モニターのM5StackCore2の液晶が日光で見えない
４－２：BOX内のLEDのRTCMとNO RTKの状態が見えない
４－３：毎回ログファイルが完了しているか確認でない
４－４：NTRIPサーバーから正常に受信できている確認できない
４－５：アンテナ線が正常に接続されているか確認方法がない

⑤　データハンドリングの課題
５－１：左右データの同期がずれる
５－２：INSTA360 one X２とRTKデータの同期がとれない
５－３：1本の滑走中のエラーがどのくらいでてるか不明
5－4：アナライザーでデータ欠落を補填する機能がない

●課題の整理　〇は解決済み　△は対策可能　✖は未着手or原因不明

	課題	対策済みチェック	状況
１－１	Pocket WiFi接続が切れてしまっている	〇	ＲTCMレシーバーの動作をLED点滅で見えるようにする、　iPhoneテザリングも予備で装備
１－２	アンテナ線を揺動させて接触不良で寸断	〇	胸のラジオハーネスのRTK BOXを足元に移動してアンテナ線の引き回しが動かないように対策したラジコンバギーでの振動影響の実験、足元へ固定での効果
１－３	ＲTCMレシーバーが止まる	△	電源寸断停止、Wifiが寸断して停止、
１－４	携帯電波が不安定な場所	△	ＡRAI 頂上では３Gは不安定で４Ｇは通る、信州の山間部の自治体境界地域は不通
１－５	長い電源線だとWiFi NTRIP MASTERで電圧降下が大きくてRTKできない	✖	スキーではWiFi NTRIP MASTERは使ってないので何とか動作できているが、RTCMと電源を有線で長い線から供給するのは、やめて、電池はBOX毎にもたせて、RTCMは無線送信できるように次期システムで実施
２－１	衛星電波状況が悪い	△	スキー場でも谷間は精度が落ちる、パワーオン時は、電波状態のいい場所で行うほうが無難
２－２	F9Pが変な条件で計算して解がなかなかでない	△	スキリフトに乗っている間は電波が遮蔽されて異常値が続くので、Ｆ９Ｐが変調するのでリフト乗車中は、電源オフするかリフト降りてからリセットする必要がある
３－１	電源が途中できれる	△	モバイルバッテリーでは、ある電流値以下になると自動でオフになるそれから起動がしなくなる現象があるので一旦USB充電コネクタを抜いてから挿しなおしてリスタートすると治る　これは使っているバッテリーの癖
３－２	コントローラからのログスタートオンオフがRTK BOXに伝わってない	△	M5StackCore2のタッチボタンの動作とESP32割り込み処理がうまく動作できてない無線でオンオフするのはやめて、BOXの電源オンから1分経過で自動ログ開始して毎回Append-closeしながら電源オフまでSDログする方法が最も安定している
３－３	ESP-NOWの受信が不安定になる	✖	2個同時受信時に不安定になる、割り込みが干渉してしまうのか電波がおかしくなるのか不明だがスキー場で異常になる　机上では１時間連続でも安定動作しているのが不思議
３－４	M5StackCore2のESP-NOWの受信が破綻する	✖	同上
４－１	モニターのM5StackCore2の液晶が日光で見えない	✖	影にいなと見えないのが困る、フィルムではだめだった。反射液晶のほうがいいが　画面色と文字色を変更して試行錯誤してみる
４－２	BOX内のLEDのRTCMとNO RTKの状態が見えない	〇	外に出す　導光樹脂棒を付けた　モニターでflags値とAcc2dとLengthを見ればRTK監視できる
４－３	毎回ログファイルが完了しているか確認でない	✖	無線(ESP-NOW)でBOX内のSDファイルシステムにアクセスできるようにしたい
４－４	NTRIPサーバーから正常に受信できている確認できない	〇	レシーバーのLED点滅中は正常受信とする
４－５	アンテナ線が正常に接続されているか確認方法がない	✖	ＳMAコネクタネジ締めが緩んで接触不良になる事故が発生したりする
５－１	左右データの同期がずれる	✖	iTowが複数個抜ける現象が必ず発生するF9Pの能力の限界まできているような気がするスキーでなく自動車で高速処理の実験をしてみて、F9Pの処理能力かシステムの振動原因か検証する
５－２	INSTA360 one X２とRTKデータの同期がとれない	△	INSTA360がタイムスタンプ表示ができてないので、RTKデータとの同期が視認程度でしかできないいいＴow表示をＩNSＴＡ360映像にタイムスタンプとしていれる工夫が必要
５－３	1本の滑走中のエラーがどのくらいでてるか不明	△	Core2モニターでカウントするがＳＤログと同時は負荷が多くＣＰＵエラーになるので、Core２でのＳＤログを断念して、モニター専用にすることで機能を充実させる方向
５－４	アナライザーでデータ欠落を補填する機能がない	△	データ欠落のパターンがみえてきたらVB.NETで補填機能ボタンを追加していく

●現在のシステム　rev00から大きく変わっているのでrev01へアップします

rev00 機能	rev00ハード構成	rev00機能・動作
右スキー用MovingBaseBox1	Base:SimpleRTK2Blit,Rover:SimpleRTK2B データ処理マイコン：M5AtomicTF	①BaseでRTCM受信して緯度経度を測位して、MovingBaseモードで、RoverにRTCMを流して、相対位置を測位 ②RoverからNAV-PVTとNAV-RELPOSNED１７２Byteをマイコンに出力 ③マイコンでは、SDカードにデータログ（タイムスタンプ付CSVファイル） ④コントローラ用に測位精度情報データのみを無線送信（ESP-NOW） ⑤コントローラからのコマンドを受けてログのStart/Stop、データ出力On/Off切り替え ⑥SDファイルシステムを搭載してあってUSBシリアルでSDカードの編集が可能
左スキー用MovingBaseBox2	Base:SimpleRTK2Blit,Rover:SimpleRTK2B データ処理マイコン：M5AtomicTF
NTRIPレシーバー分配器	NTRIP：ALES-NTRIPサーバー　固定モードマイコン：M5StickC 電源：モバイルバッテリー2口２A １２０００ｍAh	①WiFi経由でNTRIPサーバー接続 ②GGAをSPIFFSに保存しておいてGGAを接続時にNTRIPサーバーへ送信 ③受信したRTCMデータをSerial1とSerail2ポートを使って左右のBOXに有線シリアル送信 ④モバイルバッテリーから左右BOX動作電圧を供給 ⑤NTRIP接続確認DISPLAY
リストコントローラ	マイコン：M5StickC 腕バンド：	①左右BOXから無線で測位データを受信して、UBX換算して左右表示 ②Aボタンでログ開始　ログ開始で文字色マジェンタでログ時間表示 ③Bボタンでモニターのオンオフ

rev01機能	rev01ハード構成	rev01機能・動作
右スキー用MovingBaseBox1	Base:SimpleRTK2Blit,Rover:SimpleRTK2B データ処理マイコン：M5AtomicTF	①BaseでRTCM受信して緯度経度を測位して、MovingBaseモードで、RoverにRTCMを流して、相対位置を測位 ②RoverからNAV-PVTとNAV-RELPOSNED１７２Byteをマイコンに出力 ③マイコンでは、SDカードにデータログ（タイムスタンプ付CSVファイル） ④無線送信データもNAV-PVTとNAV-RELPOSNED172byteをBinaryで送信することに変更 ⑤ログスタートはＢＯＸの電源オンから1分後に自動ログ開始で、ログ停止は電源オフＳＤログは、appendで毎回closeしてあるので瞬時停電でも確実にログが残る ⑥ＳＤカードの編集機能は有線でボタン押しがはいるので面倒で使ってない⑦胸のラジオハーネス装着から、足元装着に変更。ケーブルをロボットケーブルにしてコネクタをＭＯＬＥＸ4ピンに変更、バンド取り付け用に底ケースにＭ４ネジ4個埋め込みと大改造 ⑧SimpleRTK2Blite基板上のLEDが見えないと不便なため、LED導光してケース上面までライトパイプをとりつけて、ＲTCM受信LEDとNO RTKを見えるようにした。 ⑨足元にＢＯＸが移動したおかげで雪に触れて濡れるリスク高まったため、防水ケーシングをシステムrev02から採用する　足元用とスキーオンボード用の2種類検討⑩ＥＳＰ－ＮＯＷの送信先をブロードキャストにして、無数のモニターへ同時配信できるよいうにした。これのおかげで、M5Core２でモニターしながら、同じデータをWIN10タブレットでログできるようになった。~~④コントローラ用に測位精度情報データのみを無線送信（ESP-NOW）~~ ~~⑤コントローラからのコマンドを受けてログのStart/Stop、データ出力On/Off切り替え~~ ~~⑥SDファイルシステムを搭載してあってUSBシリアルでSDカードの編集が可能~~
左スキー用MovingBaseBox2	Base:SimpleRTK2Blit,Rover:SimpleRTK2B データ処理マイコン：M5AtomicTF
NTRIPレシーバー分配器	NTRIP：ALES-NTRIPサーバー　固定モードマイコン：M5StickC 電源：モバイルバッテリー2口２A １２０００ｍAh	①WiFi経由でNTRIPサーバー接続 ②GGAをSPIFFSに保存しておいてGGAを接続時にNTRIPサーバーへ送信 ③受信したRTCMデータをSerial1とSerail2ポートを使って左右のBOXに有線シリアル送信 ④モバイルバッテリーから左右BOX動作電圧を供給 ⑤NTRIP接続確認DISPLAY ⑥Wifiを自動選択できるようにした。PocketWifiとIphoneのテザリングのどちらか自動選択 ⑦ＮＴＲＩＰ受信中は、ＬＥＤを点滅させる　ＬＥＤ点灯中は電源オンで受信してない ⑧ＢＯＸとの接続ケーブルを胸から足元まで延長してロボットケーブルに変更した。＝＞長く細くなって、電圧降下が大きくなって、WiFi NTRIP MASETERだと使えなくなったのでシステムrev02以降は、ＢＯＸに電池を付帯させる構成に変更して、更に、無線でＲＴＣＭ供給する改造を行えば、レシーバーと無線化できるので使い勝手が飛躍的に向上できる。
リストコントローラ	マイコン：M5StickC 腕バンド：	①左右BOXから無線で測位データを受信して、UBX換算して左右表示 ②Aボタンでログ開始　ログ開始で文字色マジェンタでログ時間表示 ③Bボタンでモニターのオンオフ＝＞直射日光でもＭ５ＳＴＡＣＫよりは見やすいメリットがあったのでTPOに合わせて使う場合もある
ＲＴＫモニター（追加）	マイコン：M5Stack Core2 ポケットにしまう、モバイルバッテリが必須	①SDカードログを目指したが、２CH同時に2ファイルに分けて保存するとタスクが重なってCPUエラーが発生してESP32リアルタイム処理をしないと動作しなくなったので断念。 ②電池がもたないのでモバイルバッテリももってないといけないので不便なのでリストコントローラにもどるかも ③滑走直後にＢＯＸのＳＤカードのファイルシステムを操作できる機能があれば使える
Ｍ5ATOMIC2個でSDログ（追加）	マイコン：M5ATOM TFカードキットザックかポケットに収納	①BOXと同様に左右別々のM5ATOM2個でSDカードに別々ログすれば安定してログできるはずだだが、1回目は失敗した。プログラムのバグ、スタートボタンとLED表示で失敗した。＝＞以後デバッグして使えるようにしたい
ＷIN10タブレットでＴeraＴerm2個起動してログ	マイコン：M5ATOM 2個 USBハブ；充電機能付きモバイルハブザックに収納	①上記Ｍ5ＡＴO2個をUSBハブで接続して、ＷIN10dタブレットに接続して、RTK MBデータを流して、TeraTerm2個でログする＝＞これはログ側が安定しているのがメリット電池寿命とログのオンオフとUSBコネクタの接触不良が課題。rev02以降で真剣に考える、タブレットでもUSB　Aコネクタのものならコネクタが安定できるが大きくて重い。