Sie haben Ihr neues Projekt abgeschlossen und jetzt lebt und bewegt sich Ihre Idee auf der ganzen Welt. Und es gibt nur noch ein Problem: Sie müssen den Standort mit ziemlich guter Genauigkeit kennen. Zum Glück haben wir Satelliten-Ortungssysteme! Mit Hilfe eines vorgefertigten Moduls können Sie alle Standortdaten abrufen, die Sie gerade benötigen. Aber wie gehen Sie mit dieser Frage um und welche Komponenten eignen sich am besten für Ihr Projekt? Lesen Sie dieses Material.
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Die Arbeit mit GPS kann ein wenig entmutigend sein, aber dank der Bemühungen der Industrie und einzelner Enthusiasten ist die Aufgabe heute überraschend einfach. Die meisten Module auf dem Markt funktionieren genauso. Meistens übertragen sie Daten über eine serielle Standardschnittstelle, normalerweise mit 9600 Baud. Es gibt auch I2C- und SPI-Schnittstellen. Die Nachrichten selbst sind ebenfalls standardisiert - sie werden im NMEA-0183-Format ausgegeben. Wenn Sie die Daten selbst verarbeiten möchten, ist der Standard voll von Dokumentation. Wenn Sie es jedoch eilig haben, finden Sie auf vielen Plattformen mit einem Mikrocontroller vorgefertigten Code, der alles für Sie erledigt. Projekte wie NeoGPS, Adafruit GPS und minmea nehmen serielle Datenströme auf und liefern alle erforderlichen geografischen Daten. Ist GPS also nur GPS?
Je nach Anwendung benötigen Sie möglicherweise andere Dinge als Ihr GPS-Modul. Plattformen, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen und für den Autopiloten auf GPS angewiesen sind, erzielen bei hohen Bildwiederholraten eine bessere Leistung. Passive Tracker sind nicht mehr als einmal pro Sekunde mit Updates zufrieden. Die Genauigkeitsanforderungen sind ebenfalls unterschiedlich - einige Anwendungen erfordern eine Zentimeterauflösung. Es gibt auch spezielle Funktionen, die in Grenzsituationen hilfreich sind, z. B. die Berechnung des Standorts anhand der zurückgelegten Entfernung (Abrechnung) oder Empfänger, die mit mehreren Navigationssystemen gleichzeitig arbeiten können (GPS, GLONASS , Beidou)usw.). Ein klares Verständnis der Instrumentenanforderungen und des Budgets ist der Schlüssel zur Auswahl der richtigen Ausrüstung.
Ich muss nur wissen, wo er ist!
Wenn Sie eine Genauigkeit in der Größenordnung von mehreren Metern und eine seltene Aktualisierung des Standorts benötigen, ist das einfachste GPS-Modul für Sie. Sie können weniger als 20 US-Dollar kosten und bieten Bildwiederholraten von 1 bis 5 Hz und einige zusätzliche Funktionen. Für viele Projekte reicht dies aus, um den Standort einer Person, eines Roboters oder eines Fahrzeugs zu bestimmen. Auch die einfachsten Autopiloten können mit dieser Frequenz arbeiten. Diese Module verbrauchen normalerweise weniger als 50 mA und kommunizieren über eine serielle Schnittstelle.
Diese Gruppe umfasst Geräte, die auf dem GP-20U7 basieren , sowie die veraltete uBlox NEO-6M . Dies ist eine kostengünstige und einfache Möglichkeit, Ihr erstes GPS-Projekt zu einem erschwinglichen Preis zu erstellen.
Ich brauche ein konstantes Signal!
Wenn Sie das Signal in keiner Weise verlieren können oder versuchen, einen Standort in einem geschäftigen Stadtgebiet zu bestimmen, lohnt es sich, ein Modul zu erwerben, das unter solchen Bedingungen funktioniert. In diesen Fällen kann ein externer Antennenanschluss hilfreich sein, mit dem Sie eine größere Antenne anschließen können. Es ist wichtig zu beachten, dass gängige U.FL-Karten-Header für eine begrenzte Anzahl von Verbindungen ausgelegt sind und leicht abgebrochen werden können . Erwägen Sie daher den Kauf eines U.FL-zu-SMA- Adapters . Es gibt alle Arten von Antennen, aber die meisten sind besser als die kleine Standardkeramikplatte, die mit vielen Modulen geliefert wird.
Eine hochwertige Antenne mit separater Erdung kann die Empfangsqualität erheblich verbessern
Für eine genaue Positionierung muss ein gutes Signal von mehreren Satelliten empfangen werden. Je mehr Auswahlmöglichkeiten vorhanden sind, desto einfacher ist es, diese zu erreichen. Module, die verschiedene Navigationssysteme erkennen können, sehen mit größerer Wahrscheinlichkeit viele Satelliten. Wir haben chinesisches Beidou, europäisches Galileo , russisches GLONASS - und wenn Sie ein Modul nehmen, das zusätzliche Signale empfangen kann, hat es einen großen Vorteil, wenn Sie in einem bebauten Teil der Stadt mit eingeschränkter Sicht auf den Himmel arbeiten.
Aber manchmal befinden Sie sich trotz allem in einer Situation, in der kein einziger Satellit sichtbar ist. Es ist unmöglich, in einem Tunnel ein Signal aufzunehmen. Dann können Module nützlich sein, mit denen Sie Dead Reckoning durchführen können. Wenn das Signal verschwindet, aktualisiert das Modul mithilfe des integrierten Trägheitssystems den Standort, bis es das Signal wieder aufnimmt. Dies kann in Anwendungen wie dem Erstellen einer Route und dem Verfolgen von Kurven sehr nützlich sein.
All diese Funktionen erhöhen die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Positionierung, kosten aber auch Geld. Die Module XA1110 und ublox NEO-M8U kosten zwischen 50 und 100 US-Dollar. Für diese Art von Geld bieten sie jedoch häufig zusätzliche Schnittstellen wie USB-Seriell und I2C sowie eine hohe Bildwiederholfrequenz.
Ich brauche schnelle Updates!
Wenn Sie etwas sammeln, das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, scheinen Ihnen 5 Hz möglicherweise nicht ausreichend zu sein. Module werden häufiger von 10 Hz auf 25 Hz aktualisiert, sodass Ihr schnelles Projekt besser im Weltraum navigieren kann. Wenn Sie eine Marschflugkörper bauen, ist es natürlich unwahrscheinlich, dass Sie bei Sparkfun einkaufen - ansonsten viel Spaß! Diese Geräte kommunizieren normalerweise mit hoher Geschwindigkeit über serielles oder I2C, um ihren Standort häufiger zu aktualisieren.
Module mit solchen Fähigkeiten sind immer noch relativ kostengünstig, von 20 bis 100 US-Dollar. Suchen Sie für Ihre Hochgeschwindigkeitsprojekte nach Modulen wie SAM-M9N oder BN-880Q .
Ich brauche Zentimetergenauigkeit!
In einigen Fällen steht die Genauigkeit an erster Stelle. Wenn Sie einen Mähdrescher fahren und nicht möchten, dass er den Zaun rammt, ist die Genauigkeit des Messgeräts nicht für Sie geeignet. In diesem Fall ist es am besten, Empfänger mit Real Time Kinematics (RTK) -Technologie zu verwenden. Sie kombinieren das empfangene Satellitensignal mit lokalen Korrekturdaten, die von einer Basisstation empfangen wurden, idealerweise innerhalb von 10 km von ihrem Standort.
RTK fügt lokale Korrekturdaten hinzu, die von der Basisstation empfangen wurden
Diese Daten können über das Internet oder das LoRa-Radio übertragen werden und ermöglichen es dem Modul, den Standort unter idealen Bedingungen auf den nächsten Zentimeter genau anzugeben. Einige Betreiber bieten öffentlichen Zugang zu ihren Stationen. Es ist jedoch möglich, eigene Geräte zu kaufen und die Station für den persönlichen Gebrauch zu erhöhen. Viele High-End-Module können als Basisstation für andere Module dienen, die in der Nähe arbeiten.
Genauigkeit geht zu Lasten von Komplexität und Geld. RTK-fähige GPS-Module werden bereits für 200 bis 300 US-Dollar pro Stück verkauft. Unter ihnen - NEO-M8P und ZED-F9P... Sie müssen auch eine Basisstation kaufen, wenn es in Ihrer Nähe keine öffentliche gibt. Die Daten müssen entweder über das Internet oder per Funk in das Modul eingegeben werden. Vergessen Sie nicht, diese Anforderungen bei der Entwicklung zu berücksichtigen!
Fazit
Wir haben das Glück, Zugang zu einer Vielzahl von GPS-Modulen für den Heimwerkermarkt mit einer Vielzahl von Funktionen und Kosten zu haben. Hochgeschwindigkeitsmodule kosteten einst Tausende von Dollar und wurden nur an Industriehersteller verkauft. Jetzt können sie für viel weniger im Handel gekauft werden. Verwenden Sie die Anforderungen Ihres Projekts als Leitfaden und entwerfen Sie Ihr standortbasiertes Projekt.