Велосипедный трекер с GPS-модулем - Своими руками
Своими руками

Велосипедный трекер с GPS-модулем

>

Это устройство для записи маршрута поездок на велосипеде. Работа устройства основана на микроконтроллере Ардуино и модуле GPS.
По выходным мастер, сделавший это устройство, совершает поездки на электрическом велосипеде. Рядом с его домом проходит несколько хороших велосипедных маршрутов, мимо озера и парков.

Когда доступна подробная информация о маршруте на основе GPS, можно составить более индивидуальный и хорошо организованный план следующей поездки.

Для отслеживания и записи маршрута он решил сделать GPS – трекер.
Устройство записи данных GPS требует нескольких подкомпонентов, поскольку оно должно поддерживать прием сигнала со спутников, обработку / отображение и сохранение данных на SD-карту.
Инструменты и материалы:
-Arduino pro-mini 5В;
-Модуль SD-карты 5В;
-2 ГБ micro SD;
-ЖК-модуль 16×2;
-Контроллер PCF8574;-GPS-модуль и антенна Нео-6М;-Литий-ионный аккумулятор 18650 (3,7 В);-Регулятор напряжения 5 В;-Печатная плата;-Провода;-Акриловая доска;-Крепеж;
Велосипедный трекер с GPS-модулемВелосипедный трекер с GPS-модулемШаг первый: схема
Поскольку к Arduino pro-mini подключаются четыре коммутационные платы, схема немного сложна.

Для подключения Arduino pro-mini используется следующее соединение:
– Выход 5 В от источника питания на вывод RAW платы Arduino pro-mini
– GND питания к одному из контактов GND (2 контакта GND доступны с pro-mini)
– Вход питания 5 В для всех остальных плат (GPS, SD-карта и ЖК-дисплей 16×2) подключается к контакту Vcc pro-mini

Для SD-карты:
– CLK модуля SD-карты на PIN 13 pro-mini
– MISO к PIN 12
– MOSI к выводу 11
– CS к PIN 4
Вышеуказанные соединения определены в файле «SD.h» кода. Если используется другая схема подключения, то в код необходимо внести соответствующее изменения.
TX и RX GPS-модуля Neo-6M нужно подключить к pro-mini.
– Tx модуля GPS, подключается к цифровому выводу 5 Arduino pro-mini
– Rx к контакту 6 pro-mini
Вместо выключателя питания в схеме используется простая перемычка.
Велосипедный трекер с GPS-модулемШаг второй: модуль GPS
Модуль GPS состоит из блока управления и антенны. Антенна подсоединяется к контроллеру с помощью провода.
Для надежного крепления и фиксации обоих компонентов модуля GPS мастер использует акриловый лист.
К задней стороне модуля GPS прикреплена лента-липучка, которая надежно фиксирует устройство на велосипеде.
Для правильной работы модуля GPS антенна должна быть направлена вверх. Корректная работа устройства возможно при приеме сигнала как минимум от трех спутников.

О приеме сигнала сигнализирует, миганием, синий светодиод на плате.
Велосипедный трекер с GPS-модулемШаг третий: главный вычислительный модуль
Это основной модуль обработки информации, поскольку он включает в себя плату Arduino pro-mini, устройство чтения / записи SD-карт в качестве хранилища и ЖК-дисплей 16×2 в качестве периферийного устройства вывода.
Arduino pro-mini выбрана из-за своего компактного размера и небольшого энергопотребления.
Для отображения информации в устройстве используется ЖК-модуля PCF8574 I2C.
Для записи данных GPS на модуль SD-карты необходим SD-накопитель с файловой системой FAT 16 (32).
Велосипедный трекер с GPS-модулемШаг четвертый: модуль питания
В качестве источника питания в устройстве используется литий-ионный аккумулятор 18650 емкостью 3000 мАч.
Общая потребляемая мощность устройства составляет около 200 мА. Таким образом, работа трекера от аккумулятора примерно 15 часов до перезарядки.
Велосипедный трекер с GPS-модулемШаг пятый: код
Программа GPS-трекера проста и понятна по общей логике работы, как показано на блок-схеме.
Для работы устройства необходимы следующие библиотеки:
– SoftwareSerial и TinyGPS необходимы для получения данных GPS со спутников.
– LiquidCrystal_I2C требуется для работы ЖК-модуля PCF8574 I2C
– SPI и SD – стандартные библиотеки для взаимодействия с модулем SD-карты
Последовательные порты модуля GPS постоянно контролируются, доступны ли какие-либо данные.
Когда модуль GPS принимает, по крайней мере, три спутниковых сигнала, будет принят стандартный формат NEMA пакета данных GPS.
Данные о географическом местоположении и точном времени можно получить с помощью следующих команд.
gps.f_get_position(&flat, &flon); // Get latitude and longitude coordination data

gps.crack_datetime(&years,&months,&days,&hours,&minutes,&seconds,&hundredths); // Get exact time data
Полученные данные о координации и времени будут сохранены в виде текстового файла на SD-карте и отображаться на ЖК-дисплее.
Впоследствии сбор, сохранение и отображение данных GPS будет продолжаться бесконечно, пока не будет отключено питание.
Код можно скачать ниже.
TinyGPS_V1.ino
Велосипедный трекер с GPS-модулемШаг шестой: проблема со собранными данными GPS
Собранные данные конвертируются в формат KML и загружаются на Google Maps. Перед созданием файла KML необходимо очистить и оптимизировать файл данных GPS.

При просмотре файла необработанных данных GPS, записанного трекером, данные о широте и долготе обрабатываются за 2–3 секунды.
Это означает, что в течение 1 часа поездки на велосипеде будет сохранено не менее 1200 ~ 1500 записей координации GPS.
Когда загружается такой объем данных на Google Maps, определить каждое местоположение будет очень сложно (см. фото ниже).
Велосипедный трекер с GPS-модулемПоэтому рекомендуется предварительно обработать файл необработанных данных GPS для создания более четкого маршрута поездки на Картах Google.

Для оптимизации необработанного файла GPS используется программа Python.
Программа удаляет повторяющиеся координаты долготы / широты (одна и та же долгота / широта означает, что пользователь какое-то время оставался в определенном месте) и из 10 записей оставляет одну.

Когда общее количество данных координации GPS составляет около 100 за 1 час, значки, отображаемые на картах Google, будет более разборчивым и легко изменяемым.

Шаг седьмой: создание файла KML
Собранные координаты GPS можно преобразовать в формат файла KML. Скачать макрос Excel для конвертации файлов GPS в KML можно с веб-сайта. Имя файла макроса конвертера – excel2kml.xls.
Простое руководство по созданию файла KML описано в “инструкции” файла excel2kml.xls.

Общая процедура создания файла KML приведена ниже.
– ввести координаты долготы и широты в таблицу
– нажать Alt + F8 для выполнения макроса
– файл myfile.kml будет создан в каталоге C:
Велосипедный трекер с GPS-модулемШаг восьмой: создание карты
Созданный файл KML можно загрузить на карту Google. Для создания персональной карты с помощью файла KML вам потребуется учетная запись Google.

Процедура создания карты приведена ниже.
– Выбираем меню «Мое место».
– Входим в меню «Создать карту».
– Загружаем файла KML с локального диска

Когда загрузка файла KML завершена, каждая координата GPS должна быть отображена на карте Google.
Если требуется какое-либо редактирование, можно выбрать каждую точку, чтобы изменить информацию о местоположении, примечание и добавить к точке цифровую фотографию.
Велосипедный трекер с GPS-модулем

SitesReady

Только те, кто предпринимают абсурдные попытки, смогут достичь невозможного. - Альберт Эйнштейн

Follow us

Don't be shy, get in touch. We love meeting interesting people and making new friends.