Sledování trasy GPS V2: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Projekt: GPS Route Tracking V2

Termín: květen - červen 2020

AKTUALIZACE

Přestože první verze tohoto projektu fungovala v zásadě, měla řadu chyb, které bylo třeba opravit. Za prvé se mi box nelíbil, proto jsem jej nahradil jiným. Za druhé, výpočty rychlosti a vzdálenosti nejsou správné. Další terénní testy s jednotkou umístěnou uvnitř vozidla a umožňující mapovat trasu a poté byla tato mapovaná trasa namapována na GPS Visualizer a Google Earth Pro s vynikajícími výsledky jak z hlediska namapování skutečné trasy, tak i z vypočítané vzdálenosti naměřené proti možnosti „pravítko“v aplikaci Earth Pro

Kromě toho byly obvody aktualizovány tak, aby baterie 18650 dodávaly energii přímo na desku ESP32 DEV, zatímco jednotka NEO7M GSP byla napájena přímo z modulu Step Down, nikoli prostřednictvím desky DEV. Tím vznikl stabilnější systém. Software byl obecně uklizený, možnost E -mail a následné připojení k místnímu směrovači bylo provedeno pouze v případě, že jednotka nalezla soubor nebo soubory, které bylo možné odeslat. Jedním z posledních vylepšení bylo změnit test „gps.location.isValid“na „gps.location.isUpdated“, což zajistilo, že v souboru trasy byly uloženy pouze aktualizované polohy GPS, nikoli více umístění GPS, z nichž každá měla stejnou zeměpisnou šířku a délku

V tomto bodě bych poznamenal, že toto je první systém založený na GPS, který jsem vytvořil, a následující verze by do značné míry nahradily stávající kabeláž deskou na bázi PCB. Aby se zajistilo, že všechna drátová spojení neselžou, při hrubém zacházení byla všechna tato spojení slepena

Aktualizoval jsem soubory ICO a Fritzing a přidal nové fotografie, abych ukázal změny, které jsem provedl

PŘEHLED

Tento projekt pro mě znamenal úplnou změnu směru, odklon od hodin Nixie a robotů založených na WiFi. Použití modulu Arduino na bázi GPS mě už nějakou dobu fascinovalo, a protože jsem měl nějaký volný čas čekáním na další díly pro hlavní projekt, na kterém také pracuji, rozhodl jsem se postavit zařízení pro sledování trasy GPS, napájené baterií, nízkou hmotností, přenosný a schopný přenášet informace o trase buď pomocí karty micro SD, nebo, pokud byla k dispozici síť WiFi, prostřednictvím e-mailu a přiloženého souboru. Tento projekt vyžadoval použití čtyř komponent, které jsem dosud nepoužil, konkrétně 0,96”oLED obrazovky, čtečky karet SD, modulu GPS a vývojové desky ESP32. Konečná velikost jednotky, i když je zcela jistě přenosná, by mohla být dále snížena o celých 25-50%, pokud by kabeláž, kterou jsem použil, byla nahrazena deskou s plošnými spoji připojenou přímo k vývojové desce ESP32 a bateriemi 18650 a odstoupila modul nahrazen vhodným Li-ion 5V akumulátorem.

Zásoby

1. Vývojová rada ESP32

2. Hodiny DS3231 RTC se záložní baterií

3. Čtečka karet Micro SD SPI, s 1 GB kartou micro SD

4. 0,96”obrazovka oLED I2C

5. GPS modul NEO-7M-0-000

6. 10uF kondenzátor

7. Rezistory 2 x 10K, odpor 4,7K

8. Snižovací transformátor DC-DC

9. 2 x 18650 baterie

10. Dvojitý držák baterie 18650

11. Jednopólový spínač

12. Momentový spínač

13. 2 x 100 mm x 50 mm x 65 mm projektové boxy

14. Dupont dráty, horké lepidlo.

Krok 1: KONSTRUKCE

Přiložený Fritzingův diagram ukazuje rozložení obvodu. Dvě baterie 18650 a sestupný modul mohly být nahrazeny lithium-iontovým akumulátorem poskytujícím 5 V přímo. Doporučuji modul NEO-7M s integrovanou zástrčkou externí antény SMA, která vám umožní přidat jednoduchý drát o délce 30 cm, který zachytí satelitní informace, což často trvá několik minut po prvním zapnutí jednotky. Spodní ze dvou projektových boxů má otvory pro obrazovku, anténu GPS, přepínač a kartu SD, obsahuje také hodiny RTC, čtečku karet SD, 0,96”oLED obrazovku, tlačítko, modul GPS a desku plošných spojů. Horní krabice projektu obsahuje vývojovou desku ESP32, baterie 18650 a držák baterií, sestupný modul a jeden otvor pro jednopólový spínač. Horní část tohoto projektového boxu je držena na místě čtyřmi protipotopenými šrouby, které lze vyjmout, aby bylo možné vyjmout, nabít a vyměnit dvě dobíjecí baterie 18650. Jednotka není vodotěsná, ale mohla by být vyrobena. Do tohoto horního projektového boxu lze také nainstalovat vhodnou nabíječku baterií na bázi USB s vhodným otvorem, aby bylo možné baterie uvnitř nabíjet bez nutnosti odstraňovat kryt krabice. Zatímco modul GPS může poskytovat čas a datum, získané ze satelitu, rozhodl jsem se, že vhodnější bude místní čas a datum, proto jsem přidal modul RTC.

Některé ze stavebních fotografií ukazují raný vývoj tohoto projektu, kdy jsem používal desku WeMos D1 R2 a jednoduchý LED displej 16x2, oba byly ve finální verzi nahrazeny.

Krok 2: SOFTWARE

Důvodem desky Arduino založené na ESP32 bylo, že po určitém průzkumu jsem zjistil, že ESP32 může úspěšně odesílat e-maily na účet G-Mail za předpokladu, že se nastavení účtu změní tak, aby umožňovalo „přijímání méně bezpečných e-mailů“, to vyžaduje změnu v nastavení účtu G-Mail. Chcete -li se k tomu dostat, přejděte na možnost nabídky „Spravovat účet Google“, poté vyberte „Zabezpečení“a nakonec přejděte dolů, dokud se nezobrazí „Přístup méně zabezpečené aplikace“, tuto funkci zapněte.

Budete muset stáhnout a nainstalovat následující zahrnuté soubory: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, "RTClib.h", "ESP32_MailClient.h", "SPIFFS.h", WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h a Adafruit_SSD1306.h.

Program byl vyvinut pomocí verze 1.8.12 Arduino IDE a vybraná deska byla „DOIT ESP32 DEVKIT V1“.

Vzhledem k velikosti programu nemůžete tento program vyvíjet na Arduino UNO, také při stahování softwaru je nutné odstranit TX vodič z modulu GSP, jinak se stahování nezdaří. K pinům „EN“a „GND“desky ESP32 byl připojen 10uF kondenzátor, takže nebylo nutné, aby bylo tlačítko „EN“stisknuto při každém stažení nového softwarového programu.

Software Arduino byl vyvinut tak, aby uživateli systému umožnil buď zaznamenat trasu nebo trasy v rámci jednotky a poté vyjmout SD kartu a nahrát je přes čtečku karet založenou na PC, nebo vybrat možnost nabídky E-mail a mít všechny soubory směrování uložené na jednotce odeslané na účet G-Mail, ke každému e-mailu je připojena jedna trasa. Soubory tras jsou formátovány v rámci jednotky a mohou mít podobu dvou různých stylů, formátu „GPX“, který lze přímo zobrazit pomocí „GPS Viewer“, aplikace Google dostupné zdarma k použití na internetu, nebo „KML“formát, který lze přímo zobrazit pomocí aplikace „Google Earth Pro“, kterou lze stáhnout z internetu. Tato stejná aplikace může také číst a zobrazovat soubory tras založené na „GPX“. Oba tyto formáty souborů jsou volně dostupné jako schémata formátů souborů a lze je najít na internetu na Wikipedii. Jakmile budou e-maily nebo e-maily odeslány, jednotka se vrátí k monitorování trasy, ale bude ve výchozím nastavení ve formátu souboru GPX. Tlačítko slouží k výběru možnosti E-mail, výběru formátu souboru GPX nebo KML a ke spuštění a zastavení záznamu trasy. V režimu sledování trasy se na oLED obrazovce zobrazí zeměpisná délka a šířka aktuální polohy a poté na druhé obrazovce aktuální čas, datum, nadmořská výška v metrech, počet použitých satelitů, rychlost v km a nakonec udaný kurz jako jeden. kardinálních bodů kompasu. Zatímco v režimu záznamu trasy se na obrazovce zobrazí otevřený soubor trasy, pak se kromě dvou dříve popsaných obrazovek zobrazí ještě třetí obrazovka, která podrobně popisuje použitý soubor trasy, počet trasových bodů, které zaznamenal, a nakonec ujetou vzdálenost v km

Následující obrázky ukazují, jak jsou e-maily vytvořené a odeslané jednotkou přijímány a zobrazovány službou G-Mail.

Krok 3: ZÁVĚR

Z vývoje tohoto projektu jsem se hodně naučil, nicméně tuto jednotku lze považovat pouze za „back -end“systému založeného na aplikaci, který zobrazuje soubory GPX nebo KML. Přijatelnou alternativou dalšího vývoje tohoto softwaru bylo používání softwaru třetích stran. Dostupnost možnosti nabídky „Méně zabezpečená aplikace“v nabídce Správa účtu Google může být omezená, protože ke změnám může dojít v červnu 2020, v takovém případě může být nutné přesměrování e-mailu na alternativní účet nebo pomocí portu 586 na poštovním serveru.

Krok 4: Formáty souborů GPS a KML

Následující text ukazuje typický obsah souboru pro každý typ souboru, který jednotka generuje (hodnoty zeměpisné šířky a délky se v těchto příkladech příliš nemění, protože jednotka je nehybná). Oba soubory obsahují minimální údaje záhlaví a zápatí, které aplikace GPS Viewer a Google Earth pro vyžadují k zobrazení jednoduché černé čáry ukazující trasu:

Soubor KML:

Soubor GPX: