Seguiment de rutes GPS V2: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Projecte: GPS Route Tracking V2

Data: maig - juny 2020

ACTUALITZACIÓ

La primera versió d’aquest projecte, tot i que funcionava en principi, tenia una sèrie d’errors que calia solucionar. En primer lloc, no em va agradar la caixa, així que l'he substituït per una altra. En segon lloc, els càlculs de velocitat i distància no són correctes. Proves de camp addicionals amb la unitat col·locada a l'interior d'un vehicle i que va permetre cartografiar la ruta i, a continuació, aquesta ruta mapeada es va mapar a GPS Visualizer i Google Earth Pro amb excel·lents resultats tant en termes de ruta real mapada com de distància calculada en funció de l'opció "regla" a Earth Pro

A més, es va actualitzar el circuit perquè les bateries 18650 subministressin energia directament a la placa ESP32 DEV, mentre que la unitat NEO7M GSP s’alimentava directament des del mòdul Step Down en lloc de fer-ho mitjançant la placa DEV. Això va produir un sistema més estable. El programari generalment es va endreçar, amb l’opció de correu electrònic i la connexió posterior amb el router local només es va realitzar si la unitat va trobar un fitxer o fitxers disponibles per enviar. Una millora final va ser canviar la prova "gps.location.isValid" per "gps.location.isUpdated", cosa que va assegurar que només s'actualitzessin les ubicacions GPS guardades al fitxer de ruta, en lloc de diverses ubicacions GPS que tinguessin la mateixa latitud i longitud

En aquest punt, recordaria que aquest és el primer sistema basat en GPS que he creat i que les versions posteriors substituirien en gran mesura el cablejat existent per una placa basada en PCB. Per assegurar que totes les connexions de cable no fallin, durant aquestes manipulacions, totes aquestes connexions s’han enganxat

He actualitzat els fitxers ICO i Fritzing i he afegit fotos noves per mostrar els canvis que he fet

VISIÓ GENERAL

Aquest projecte va suposar un canvi complet de direcció per a mi, allunyant-me de Nixie Clocks i dels robots basats en WiFi. L’ús d’un mòdul Arduino basat en GPS m’ha fascinat durant algun temps i, com que tenia temps lliure esperant peces addicionals per al projecte principal en què també estic treballant, vaig decidir construir un dispositiu de seguiment de rutes GPS, alimentat per bateria, lleuger, portàtil i capaç de transferir la informació de la ruta a través d’una targeta micro SD o, si hi havia una xarxa WiFi disponible, per correu electrònic i un fitxer adjunt. Aquest projecte requeria l’ús de quatre components que no havia utilitzat abans, a saber, una pantalla oLED de 0,96”, un lector de targetes SD, un mòdul GPS i la placa de desenvolupament ESP32. La mida final de la unitat, encara que certament portàtil, es podria reduir encara més, en un 25-50%, si el cablejat que vaig fer servir es substituís per una placa PCB connectada directament a la placa de desenvolupament ESP32 i les bateries 18650 i baixar es va substituir per un paquet de bateries de 5V de Li-ion adequat.

Subministraments

1. Junta de desenvolupament ESP32

2. Rellotge DS3231 RTC amb còpia de seguretat de la bateria

3. Lector basat en SPI de targeta Micro SD, amb targeta micro SD de 1 GB

4. Pantalla basada en I2C de 0,96”

5. Mòdul GPS NEO-7M-0-000

6. Condensador de 10uF

7. 2 resistències de 10K, resistència de 4,7K

8. Transformador de pas DC-DC

9. 2 piles 18650

10. Doble suport de bateria 18650

11. Interruptor monopolar

12. Polsador momentani

13. 2 caixes de projecte de 2 x 100mmx50mmx65mm

14. Filferros Dupont, cola calenta.

Pas 1: CONSTRUCCIÓ

El diagrama Fritzing adjunt mostra la distribució del circuit. Les dues bateries 18650 i el mòdul de descens es podrien substituir per un paquet de bateries de ions Li que proporcionés directament 5V. Recomano el mòdul NEO-7M amb el connector d'antena externa SMA integrat que us permet afegir un senzill fil de 30 cm de longitud que reculli la informació del satèl·lit, sovint triga uns minuts després que la unitat s'engegui inicialment. La part inferior de les dues caixes del projecte té obertures per a la pantalla, antena GPS, commutador i targeta SD, també conté rellotge RTC, lector de targetes SD, pantalla OLED de 0,96 , botó, mòdul GPS i placa PCB. La caixa superior del projecte conté la placa de desenvolupament ESP32, bateries 18650 i suport per a bateria, mòdul de baixada i una obertura única per al commutador unipolar. La part superior d’aquesta caixa del projecte es manté al seu lloc amb quatre cargols contra enfonsats que es poden treure per permetre treure, carregar i substituir les dues bateries recarregables 18650. La unitat no és a prova d’aigua, però es podria fer així. També es podria instal·lar un carregador de bateria adequat basat en USB dins d’aquesta caixa superior del projecte, amb una obertura adequada, per permetre que es carreguin les bateries que hi ha a l’interior sense haver de treure la tapa de la caixa. Tot i que el mòdul GPS pot proporcionar l’hora i la data, tal com s’obté del satèl·lit, vaig decidir que l’hora i la data locals serien més adequades, de manera que vaig afegir un mòdul RTC.

Algunes de les fotografies de la construcció mostren el desenvolupament inicial d’aquest projecte, en què utilitzava una placa WeMos D1 R2 i una senzilla pantalla LED de 16x2, tots dos substituïts a la versió final.

Pas 2: PROGRAMARI

El motiu de la placa Arduino basada en l’ESP32 va ser que, després d’algunes investigacions, vaig trobar que l’ESP32 pot enviar correus electrònics amb èxit a un compte de G-Mail, sempre que es canviï la configuració del compte de manera que permeti “rebre correus electrònics menys segurs”, això requereix un canvi a la configuració del compte de G-Mail. Per accedir-hi, aneu a l'opció de menú "Gestiona el compte de Google" i, a continuació, seleccioneu "Seguretat" i, finalment, desplaceu-vos cap avall fins que vegeu "Accés a l'aplicació menys segur", activeu aquesta funció.

Haureu de descarregar i instal·lar els fitxers següents: TinyGPS ++. H, SoftwareSerial.h, "RTClib.h", "ESP32_MailClient.h", "SPIFFS.h", WiFiClient.h, math.h, Wire.h, SPI.h, SD.h, Adafruit_GFX.h i Adafruit_SSD1306.h.

El programa es va desenvolupar utilitzant la versió 1.8.12 de l'IDE Arduino, i la placa seleccionada va ser el "DOIT ESP32 DEVKIT V1".

A causa de la mida del programa, no podeu desenvolupar aquest programa en un Arduino UNO, també quan baixeu el programari, cal que traieu el cable TX del mòdul GSP, en cas contrari, la descàrrega fallarà. Es va connectar un condensador de 10uF als pins “EN” i “GND” de la placa ESP32 de manera que no era necessari que es premés el botó “EN” cada vegada que es descarregava un programa nou.

El programari Arduino es va desenvolupar per permetre a l’usuari del sistema gravar una ruta o rutes dins de la unitat i eliminar la targeta SD i carregar-les mitjançant un lector de targetes basat en PC, o seleccionar l’opció de menú Correu electrònic i tenir tots els fitxers de ruta de la unitat enviats a un compte de G-Mail, una ruta adjunta a cada correu electrònic. Els fitxers de ruta tenen el format de la unitat i poden adoptar la forma de dos estils diferents, el format “GPX” que es pot veure directament mitjançant “GPS Viewer”, una aplicació de google disponible a Internet gratuïtament o “KML”. format que es pot veure directament mitjançant l'aplicació "Google Earth Pro" disponible per descarregar des d'Internet. Aquesta mateixa aplicació també pot llegir i mostrar els fitxers de ruta basats en "GPX". Aquests dos formats de fitxers estan disponibles de forma gratuïta com a esquemes de format de fitxer i es poden trobar a Internet a la Viquipèdia. Un cop hàgiu enviat el correu electrònic o els correus electrònics, la unitat tornarà a la supervisió de la ruta, però passarà al format de fitxer GPX per defecte. El polsador s’utilitza per seleccionar l’opció de correu electrònic, seleccionar el format de fitxer GPX o KML i per iniciar i aturar la gravació de la ruta. En el mode de supervisió de la ruta, la pantalla oLED mostrarà la longitud i la latitud de la posició actual i, a continuació, en una segona pantalla mostrarà l’hora actual, la data, l’altitud en metres, el nombre de satèl·lits que s’utilitzen, la velocitat en Km i, finalment, el curs donat com un dels punts cardinals de la brúixola. Mentre es troba en mode de gravació de ruta, la pantalla mostrarà el fitxer de ruta que ha obert, a més de les dues pantalles descrites anteriorment, es mostrarà una tercera pantalla que detalla el fitxer de ruta que s’utilitza, el nombre de punts de pas que ha enregistrat i, finalment, la distància que recorre en Km.

Les imatges següents mostren com els correus electrònics, creats i enviats per la unitat, són rebuts i mostrats per G-Mail.

Pas 3: CONCLUSIÓ

He après molt del desenvolupament d’aquest projecte, però aquesta unitat només es pot considerar un “back end” per a un sistema basat en aplicacions que pren els fitxers GPX o KML que els mostra. L’ús de programari de tercers era una alternativa acceptable per al desenvolupament d’aquest programari. La disponibilitat de l'opció de menú "Aplicació menys segura" al menú Gestió del compte de Google pot limitar-se, ja que es poden produir canvis al juny del 2020, si és el cas, pot ser necessari tornar a dirigir el correu electrònic a un compte alternatiu o mitjançant el port 586 del servidor de correu.

Pas 4: formats de fitxers GPS i KML

A continuació es mostra un contingut de fitxer típic per a cada tipus de fitxer que genera la unitat (els valors de latitud i longitud no canvien molt en aquests exemples perquè la unitat està estacionària). Tots dos fitxers contenen les dades mínimes de capçalera i peu de pàgina requerides per GPS Viewer i Google Earth pro per mostrar una línia negra simple que mostra la ruta realitzada:

El fitxer KML:

El fitxer GPX: