Acerca de si puedes crear tu propio sistema de posicionamiento GPS
Original de Elephant (BG4JPL) Vómitos de sangre: una guía completa para hacer un sistema de navegación y posicionamiento por satélite GPS de bricolaje He estado explorando cómo hacerlo y ahora lo compartiré con ustedes. En el nivel limitado, ¡debe haber muchas deficiencias! Espero comunicarnos más!
Índice
1. Introducción y selección del módulo GPS, GPS 9540
2. Formatos comunes de salida de datos GPS
3. y producción del circuito de interfaz GPS
IV Depuración del puerto serie, carga del sistema
V Tipos y selección de software GPS común, depuración y operación del software de la serie Lingtu Skywalker
.6. Software de la serie Open OZI
7. Introducción y selección del módulo de transmisión de información remota GSM
8. Uso del microcontrolador 51 para integrar el módulo GPS y el módulo GSM para la prueba de comunicación
9. Introducción y selección del módulo GPS, un avanzado sistema antirrobo de vehículos que puede transmitir información de ubicación del vehículo en tiempo real a través de mensajes de texto GSM
El GPS fue desarrollado originalmente en Estados Unidos. para servir a los militares. Enormes proyectos cósmicos y aeroespaciales propuestos e implementados. El sistema tiene 24 satélites funcionando en órbitas específicas en el espacio para transmitir información de posicionamiento a la Tierra. El receptor GPS terrestre puede obtener longitud, latitud, altitud, dirección, velocidad, hora y otra información para servir a sus agencias de inteligencia militar. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y el aumento de la demanda de aplicaciones, la tecnología GPS ahora ha estado completamente abierta al uso civil y se usa ampliamente en la industria aeroespacial, topografía y cartografía, gestión del tráfico y otros campos, entre ellos el posicionamiento y el monitoreo. Los objetivos en movimiento terrestre (como vehículos, etc.) son los más utilizados. La industria con la tecnología de posicionamiento más exitosa;
El módulo de posicionamiento por satélite GPS es un dispositivo esencial para desarrollar productos relacionados con GPS. producido en los Estados Unidos, Japón y Taiwán. Entre ellos, los módulos producidos en Taiwán son relativamente baratos y tienen buen rendimiento, por lo que se utilizan ampliamente. Aquí elegimos módulos taiwaneses con una rentabilidad relativamente alta. Por supuesto, definitivamente habrá algunas brechas en términos de precisión, tiempo de respuesta y transmisión de datos, pero es suficiente para el campo civil automotriz. Después de la comparación, elegimos GPS9540.
Módulo GPS 9540
El módulo GPS 9540 es un módulo receptor GPS de 12 canales producido en Taiwán, tiene un volumen de 40x72x13 mm y coincide con un GPS magnético de 5 metros de largo; Antena receptora con línea de alimentación. Este módulo es salida de datos de nivel TTL, comando $GPGGA/$GPRMC una vez por segundo, velocidad de 9600 baudios. El módulo incluye un reloj en tiempo real, salida de temporización PPS, DGPS, entrada (salida) de velocidad en baudios seleccionable, NMEA 0183 y una memoria permanente. Las principales características son: Módulo de 12 canales con estructura compacta, excelente rendimiento y bajo consumo de energía. Se proporciona principalmente a clientes que se dedican al desarrollo secundario de módulos GPS.
Por defecto, la señal TTL NMEA-0183 se emite una vez por segundo. El formato es el siguiente:
$GPRMC,040936.626,A,3148.4753,N,12138.6459,E,013.6,180.54,100404,,*1A
Esta información contiene Año muy preciso /mes/día/hora/minuto/segundo/milisegundo, y longitud y latitud actuales, velocidad de movimiento, dirección del movimiento y otros datos.
Se puede utilizar para posicionamiento de vehículos de alta precisión y sistemas de sincronización de alta precisión
Principales características de rendimiento del módulo GPS9540
Voltaje de funcionamiento: voltaje de funcionamiento de CC de 5 V (70 mA),
Características ambientales: temperatura de funcionamiento de -40 grados a +85 grados, humedad relativa del 5% al 95% sin condensación, temperatura de almacenamiento de -55 grados a +100 grados
Interfaz externa: Alimentación /puerto de datos, doble fila 20 pines SAMTEC # TMM-110-03-L-D
Características físicas: antena activa/pasiva, tamaño 71,1 X 40,6 X 7,6 mm
Características eléctricas: Potencia de cosquilleo 262,5 Mw, consumo de energía 0,85 W, sensibilidad -145 dBm
La placa de alimentación de respaldo está equipada con una batería de litio de 3 V, voltaje de entrada 5,0 V ±5 %, información de entrada, salida de segundo pulso, precisión de 1 pps ± 1us
Información de salida: SiRF binario NMEA-0183, GGA GSA GSV RMC VTG GLL
Formato de datos: NMEA, SiRF binario, posición inicial/fecha y hora, seleccione información de salida NMEA-0183 , SiRF binario
Velocidad de comunicación: velocidad en baudios opcional: 4800 a 38400
Rendimiento de la interfaz: interfaz de antena, MCX, GPIO, puerto serie de 9 pines, 2 puertos serie TTL
Sistema de coordenadas: WGS-84 se pueden definir otras coordenadas
Rendimiento dinámico: velocidad: 515 m/s; aceleración: 4 g; altura: 18000 m
Tiempo de posicionamiento
Arranque en frío: < 45 s; Arranque en caliente: < 38 s; Arranque en caliente: < 8 s; Recaptura: < 0,1 s; Búsqueda automática: < 30 s
Precisión de posicionamiento: 10 m, 2D, sin SA; DGPS < 5 m
Estructura de la placa del receptor: SiRF star II paralelo 12 canales
La definición más importante de 20 pines: el formato de salida de dos módulos GPS comunes ( Protocolo de código NMEA0183 ASC II)
El protocolo de interfaz adopta el protocolo de código americano NMEA0183 ASC II, que es la versión NAEA 0183 (este protocolo sirve para establecer un estándar RTCM unificado en diferentes equipos de navegación GPS). Los siguientes comandos describen la definición del formato de datos del navegador GPS, incluida la selección de velocidad en baudios, la salida de segundo pulso y la salida de definición RTCM.
1. Declaración de recepción NMEA
Declaración de entrada, principalmente inicialización, la configuración de parámetros se guía a través del pin RXP
(1) Formato ALM (información de almanaque): $ GPALM,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>, <13>, <14>, <15>, *hh
Si la batería de respaldo de la placa está agotada, utilice esta declaración para inicializar la información
< 1>El número total se puede transmitir a la placa GPS al descargar. Al enviar a la placa GPS, este campo puede estar vacío o cualquier número.
<2>El campo del almanaque actual número 20 puede estar vacío o cualquier valor
<3>El PRN satélite es numerable del 0 al 32
<5>Estado de SV, 17-24 dígitos de cada almanaque
<6>Excentricidad
<7>Referencia de efemérides Tiempo
<8>Ángulo de inclinación
<9>Ritmo de ascenso
<10>Semieje
<11>Fin del perigeo
<12>Longitud del nudo
<13>Ángulo del punto cercano
<14>Parámetro de tiempo de Afo
<15 > Parámetros de tiempo Af1
hh: El hh al final del extracto es la suma de verificación del extracto, que debe ser calculado por el usuario y enviado a la placa GPS 25. La regla de cálculo es: 8 cuentas. de todos los bytes después de "S", cada 4 forman un código BCD (A, B, C, etc. deben estar en mayúscula). La salida del GPS 25 tiene un dígito de control después de la declaración, a través del cual el usuario puede verificar el resultado.
(2) Comando de información de inicialización: $PGRMI se usa para inicializar la placa y establecer la posición y el tiempo del satélite.
Esta declaración se usa generalmente cuando la distancia entre la posición del faldón y el La posición real actual supera los 800 kilómetros, para recuperar la velocidad de posicionamiento
Formato: $PGRMI$GPALM, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>. *hh <1>Formato de latitud ddmm.mmm (la inicialización debe escribirse en la pizarra) <2>Dirección de latitud N o S <3>Formato de longitud ddmm.mmm (la inicialización debe escribirse en la pizarra) <4>Dirección de longitud E o N <5>Fecha UTC actual, formato kkmm yy <6>Hora UTC actual formato hhmm ss (3) Comando de información de configuración de la placa La configuración $GPALM recibe los parámetros en la placa y los almacena en la batería de respaldo. $GPALM, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>, <10>, <11>, <12>, *hh <1>Modo de trabajo adecuado A - automático, 2 - modo 2D, 3 - modo 3D < 2>Altura del nivel del mar: 1500,00 ~ 1800,00 metros <3>Índice de coordenadas geográficas <4>Coordenadas de ubicación del usuario <5> Precisión de las coordenadas geodésicas del usuario <6>Coordenadas geodésicas del usuario eje x <7>Coordenadas geodésicas del usuario eje y <8>Coordenadas geodésicas del usuario eje z< / p> <9>Modo diferencial A: emite automáticamente información diferencial cuando se activa) D: Modo diferencial <10>Velocidad de baudios NMEA 1=200 2=2400 3=4800 4 =9600 <11>Estado del filtro de velocidad 0=sin filtrado 1—automático 2~255=constante de tiempo de filtro <12>Modo PPS: 1=no Z=1HZ El cambio de velocidad en baudios y PPS entra en vigor después del ciclo de encendido o la inicialización del PIN6. (4) Activación de declaraciones de salida $PGRMO determina si se generan declaraciones. $PGRMO<1>, <2>*hh (1) Descripción de la declaración (2) Modo de declaración 0— Cerrar especial 1 - abrir especial 2 - cerrar todos 3 - abrir todo (excepto GPALM) Nota: (1) Si es 2 o 3, no se realizará ninguna prueba. Se permiten campos vacíos (2) Si es 0 o 1, se debe definir el campo descripción (3) Si ninguno de los dos funciona (refiriéndose a <1> en el declaración anterior) <2>), esta declaración no tiene ningún efecto (4) $PGRMO, GPALM, 1 transmitirá todos los registros anteriores 2 declaración de envío NMEA. A través del pin TXD (1) Velocidad de transmisión Definible por el usuario Tabla de longitud de transmisión Longitud de transmisión = número total de caracteres transmitidos/número de transmisiones por segundo Velocidad de baudios Número de frases transmitidas por segundo Máximo de caracteres 1200 120 GPGGA 72 2400 240 GPGSA 65 4800 480 GPGSV 210 9600 960 GPRMC 70 GPVTG 34 PGRME 36 PGRMT 47 PGRMV 26 PGRMF 79 LCGLL 36 LCDTG 34 La velocidad en baudios predeterminada es 48000. El módulo GPS9540 es 96000; (2) Transmisión de hora Genera la hora y fecha UTC y obtiene la fecha y hora actuales calculando la hora a bordo. (3) Efemérides satelitales globales (ALM) $GPALM, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>, <10>, <11>, <12>, <13>, <14>, <15>, *hh No puedo transmitirlo normalmente y debo inicializarlo mediante el comando $PGRMO, GPALM, 1. * Al leer la declaración de salida, es mejor usar "," para distinguir los datos, y no léalo poco a poco, para garantizar la compatibilidad de la aplicación (4) Información de ubicación (GGA) $GPGGA, <1>, <2>, <3>, <4. >, <5 >, <6>, <7>, <8>, <9>, M, <11>, <12>*hh <1>UTC hora, formato hh mm ss (colocándolo) <2>Formato de longitud dd mm mmmm (no 0) <3>Dirección de longitud N o S <4 >Formato de latitud ddd mm mmmm (no 0) <5>Dirección de latitud E o W <6>Indicación de estado del GPS 0—no posicionado 1—no información de posicionamiento diferencial 2: con información de posicionamiento diferencial <7>Usar número de satélite (00~08) <8>Porcentaje de precisión <9>Mar altura del nivel <10>*La altura de la tierra con respecto al nivel del mar <11>Información GPS diferencial <12>ID de estación diferencial número 0000-123 (5) GPS DOP y satélites activos $GPGSA, <1>, <2>, <3>, <3>, <3>, < 3>, <3>, <3>, <3>, <3>, <3>, <3>, <3>, <3>, <4>, <5>, <6>, *hh< CR> <1>Modo M: manual, A: automático <2>Estado actual 1: sin información de posicionamiento, 2: 2D: 3D; p> <3>PRN No. 01~32 <4>Precisión de posición <5>Precisión vertical <6>Precisión horizontal (6) Estado actual del satélite GPS (GSV) $GPGSV, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6> , <7><4>, <5 >, <6>, <7>*hh <1>Número total de declaraciones GSV < 2>Número actual de declaraciones GSV <3>Muestra el número total de satélites 00~12 <4>El número de estrella PRV del satélite <5 >Ángulo de elevación del satélite <6>Ángulo de rotación del satélite <7>Relación de operación de información Dos frases***, la primera puede incluir hasta Lugar de 4 satélites. Cada estrella tiene 4 datos, a saber, <4>—asterisco <5>—ángulo de elevación <6>—azimut <7>—relación señal-ruido (7) Características mínimas (RMC) $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11 >, *hh <1>Posicionamiento hora UTC formato hhmmss <2>Estado A=Posicionamiento V=Navegación < 3>Formato de longitud ddmm.mmmm <4>Dirección de longitud N o S <5>Latitud dddmm.mmmm <6>Dirección de latitud E O W <7>Frecuencia <8>Eje (dirección bidimensional, equivalente a una brújula bidimensional) <9>UTC actual fecha formato ddmmaa <10>Dirección del sol <11>Dirección del sol (8) La dirección de la velocidad VTG en relación con el norte verdadero $GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>K*hh <1>Dirección verdadera<2 >, Dirección relativa<3>Paso<4>Velocidad (9) Comando de información geográfica con LORAN ID LCGLL informa información de ubicación $LCGLL, < 1>, <2>, <3>, <4>, <5> 1 Longitud, formato ddmm .mm 2. N o S 3. Latitud, formato dddmm .mm 4. Dirección de latitud E o W 5. Hora UTC (punto de ubicación) formato hhmmss<. /p> (10) Información de seguimiento y velocidad con LORAN ID LCVTG informa información de seguimiento y velocidad $LCVTG, <1>, T, <2> ,, <3>,N,<4>,K, 1. Dirección verdadera (relativa al norte verdadero) 2. p> 3. Tamaño del paso 4. Tasa (11) Mensaje de error de evaluación $PGRME informa un mensaje de error de evaluación $PGRME, <1>, M, <2>, M, <3>, M, *hh Número de estrella GPS (0-1023) 2. PGS adicional (0-604799) 3. Formato hhmmss de fecha UTC (punto actual) 4. p> p> 5. Segundos de salto GPS 6. Longitud, formato ddmm.mmmm 7. Dirección de longitud, N o S 8. Latitud, formato dddmm.mmmm 9. Dirección de latitud, E o W 10. Modo M=manual A=automático 11. Tipo de posicionamiento 0= No posicionado 1=2D | 2=3D Velocidad p> 13. Ángulo azimutal (13) Información de estado $PGRMT, <1>, <2>, <3>, <4>, <5> , <6>, <7>, <8>, <9>*hh Declaración de estado del tablero de informes 1. Nombre del producto, modo y software. Versión 2. Autoprueba P-pasó F-falló 3. Prueba de recepción P-pasó F-falló 4. L perdido reservado 5. Estado de los datos del reloj R-guardado perdido L 6. Error de prueba F de paso P de detección del oscilador de cristal 7. Recopilación de datos C: no se recopila cuando la colección está vacía 8. Temperatura de la placa ℃ Datos de configuración de la placa R-retenido L-perdido (14. ) Información de posicionamiento 3D $PGRMV, <1>, <2>, <3>*hh 1. Velocidad real hacia el este: 999,9 a 9999,9<. /p> p> 2. Velocidad verdadera hacia el norte: 999,9 a 9999,9 3. Velocidad vertical: 999,9 a 9999,9 $GPGSA,A,1,,,,, ,, ,,,,,,,99.9,99.9,99.9*09 $PSNY,0,00,05,500,06,06,06,06*14 $GPVTG ,000.0, T,,M,000.0,N,000.0,K*60 $GPGGA,062320,3537.8333,N,13944.6667,E,0,00,99.9,0100,M,,M, 000,0000 *7D $GPGLL,3537.8333,N,13944.6667,E,062320,V*3B $GPRMC,062320,V,3537.8333,N,13944.6667,E, 000.0,000.0 ,030222,,*0D $GPZDA,062320,03,02,2022,,*4E $GPGSV,1,1,00,,,,, ,,, ,,,,,,,,,,*79 $GPVTG,000.0,T,,M,000.0,N,000.0,K*60 $GPGGA ,062321,3537.8333, N,13944.6667,E,0,00,99.9,0100,M,,M,000,0000*7C $GPGLL,3537.8333,N,13944.6667,E,062321,V *3A $GPRMC,062321,V,3537.8333,N,13944.6667,E,000.0,000.0,030222,,*0C $GPZDA,062321,03,02,2022 ,,*4F $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,99.9,99.9,99.9*09 $PSNY,0,00 ,05,500,06, 06,06,06*14 $GPVTG,000.0,T,,M,000.0,N,000.0,K*60 $GPGGA,062322, 3537.8333,N,13944.6667 ,E,0,00,99.9,0100,M,,M,000,0000*7F $GPGLL,3537.8333,N,13944.6667,E,062322,V*39 $GPRMC,062322,V,3537.8333,N,13944.6667,E,000.0,000.0,030222,,*0F $GPZDA,062322,03,02,2022,, *4C