Главное о GPS-навигации: что это gps модуль и его функции?
Невероятно нужной современным автомобилистам стала услуга GPS навигации, позволяющая определять с точностью до 500 метров нахождение автомобиля, скорость, с которой он движется. Не заблудиться в каменных джунглях пользователям мобильной техники позволяют две технологии, в основе которых лежит gps модуль. Чтобы понять, что это gps модуль, нужно поближе познакомиться с технологиями.
О технологиях
Достоинством GPS модуля и в целом навигатора является точность – координаты определять возможно с вероятностью до пяти метров. Несмотря на то, что пользоваться спутниками могут все желающие, заплатить единовременную плату придется за навигационные карты и специальные программы.
Есть у GPS и недостатки – он функционирует только в ясную погоду, поскольку в пасмурные дни трудно отыскать необходимое число спутников. На этот случай имеется иная технология, по которой навигатор подключается к специальному серверу, вместо того, чтобы посылать сигналы на спутники.
Данные о нахождении спутников он скачивает с этого сервера и, пользуется этим, гораздо быстрее обнаруживает последние. С помощью сотовой программы местоположение определяется с меньшей точностью, но погодные условия не влияют на работу.
Принципы работы схожи с работой спутниковой навигационной системы: с трех базовых (минимум) станций сигналы поступают на смартфон. По их силе вычисляются координаты. С AGPS куда-либо добраться получится вряд ли, но не потеряться на карте получится.
Устройство GPS
Она наиболее простое их всех. При помощи GPS-приемника происходит общение со спутниками, но навигацию он не обеспечивает. Если же его подсоединяют к компьютеру, ноутбуку, смартфону и т.д., и имеется соответствующее программное обеспечение, можно попасть в любое место. Очень помогает он туристам, передвигающимся по лесным и горным тропам, где легко потеряться.
Автомобильные навигаторы
Среди навигационных устройств наиболее популярны автомобильные навигаторы с модулем GPS, представляющий собой небольшого размера сенсорный экран, работа которого осуществляется от операционной системы. Навигационную программу устанавливает производитель. Заменить ее, не нарушая лицензии, невозможно.
Рекомендуем:
Сматрфоны с модулем GPS
Но, уже на ранках появился и другой класс устройств. Это смартфоны со встроенным модулем GPS. Помимо того, что они подсказывают дорогу, устройства позволяют сделать звонок и многое иное. Пока у них несколько существенных недостатков: малый экран, слабая программная база, требующая частого соединения с Интернет, плохая видимость на карте, да и сами карты хороши не совсем. Поэтому их пока лучше использовать не для навигации автомобильной, а для пешеходной и городской.
Устройства с сотовой навигацией
Последний тип без встроенного GPS модуля– смартфоны AGPS (с сотовой навигацией), который, правда, не определяет местонахождения, но незаменим для нахождения какого-нибудь неизвестного переулочка.
Как выбрать навигатор?
Поскольку существует масса моделей навигаторов, сложно разобраться какая лучше. Поэтому рекомендуется при покупке выбрать их несколько, чтобы сопоставить характеристики.
Основные функции автонавигатора GPS
Их не так мало:
При его помощи от внешних источников данные можно передавать на навигатор:
Характеристики навигаторов
Основные:
Видео: Как подключить GPS-модуль к Arduino
GPS/GLONASS-приёмник с выносной антенной (Troyka-модуль): инструкция по подключению и примеры использования
Модуль GPS/GLONASS v2 с внешней антенной принимает сигналы спутников глобального позиционирования — GPS, GLONASS и Galileo — и рассчитывает свои географические координаты, скорость перемещения, высоту над уровнем моря и точное локальное время.
Данные передаются на управляющую электронику в текстовом формате NMEA по интерфейсу UART.
Видеообзор
Принцип работы систем спутниковой навигации
Спутники непрерывно передают навигационные сигналы на дециметровых волнах. В сигнал входят метки точного времени и координаты самого спутника.
Навигатор, по задержке прохождения сигнала со спутника рассчитывает точное расстояние до него. Затем повторяет эту операцию для остальных известных спутников. Эти данные сводятся вместе — так получается точное значение координат приёмника.
Для работы навигаторов нужно открытое небо с минимум четырьмя спутниками в прямой видимости. Чтобы система работала по всей планете в каждой орбитальной группировке приходится держать более двух десятков спутников.
Подключение и настройка
GPS/GLONASS-модуль общается с управляющей платой по протоколу UART. В зависимости от управляющей платформы выберите вариант подключения GPS-модуля.
HardwareSerial
Список поддерживаемых плат:
При подключении удобно использовать Troyka Shield. 
С Troyka Slot Shield можно обойтись без лишних проводов. 
SoftwareSerial
Для примера подключим управляющие пины GPS-модуля TX и RX — на 4 и 5 контакты управляющей платы.
При подключении удобно использовать Troyka Shield. 
С Troyka Slot Shield можно обойтись без лишних проводов. 
HardwareSerial Mega
Но на платах такого форм-фактора есть ещё дополнительно 3 аппаратных UART:
Список поддерживаемых плат:
Подключим GPS-модуль к объекту Serial1 на пины 18 и 19 на примере платы Arduino Mega 2560
Примеры работы
Рассмотрим примеры работы GPS-модуля в зависимости от управляющей платформы.
Пример для Arduino HardwareSerial
В качестве примера выведем в Serial данные с GPS-модуля. Распарсим строки в отдельные переменные и сохраним их. Для этого скачайте и установите библиотеку TroykaGPS
Пример для Arduino SoftwareSerial
Решение понизить скорость общения GPS-модуля с управляющей платой. Из описание команд управления GPS-модулем найдём NMEA-команду понижение скорости до 9600 бод.
Данную команду придётся выполнять при каждом новом включении GPS-модуля. В качестве примера выведем в Serial данные с GPS-модуля. Распарсим строки в отдельные переменные и сохраним их. Для этого скачайте и установите библиотеку TroykaGPS
Пример кода для Iskra JS
Выведем данные о координатах, высоте над уровнем моря, количестве видимых спутников и точном времени в консоль Web IDE.
Каждую секунду в консоль будет выводится информация от модуля.
Формат сообщений NMEA
GPS-модуль общается с управляющей платой с помощью NMEA-сообщений (от «National Marine Electronics Association») — это стандарт передачи данных оборудования навигации, связи и других информационных сетей. 
NMEA — это так же простой и понятный формат, который позволяет не только обеспечить обмен данными между GPS приемниками и навигационными программами, но и дает пользователям некоторое представление о принципах работы спутниковой навигационной аппаратуры.
Исходящие сообщения NMEA
Что такое gps опционально
По сути, многие продавцы правы, опционально – это значит, что какой-то необходимый функционал отсутствует, но при особом желании покупателя его можно добавить, правда, за отдельную плату. Расстраиваться в таком случае не стоит, ведь на рынке множество аналогичной техники, которая также не имеет нужных будущему владельцу характеристик. Вот только в таких устройствах и опциональное подключение невозможно.
Такой термин покупатель может встретить во время приобретения компьютера или ноутбука, где продавец заверит в том, что будущий владелец может установить игровой видеоадаптер, добавить Bluetooth или профессиональную звуковую систему. На рынке электроники или бытовой техники опционально предусмотрен функционал для работы в сети Интернет, понижение электропотребления и другие возможности.
Однозначно, большинство производителей стремятся завоевать рынок бюджетных устройств. И в борьбе за этот сегмент недорогой техники многим приходится идти на компромиссы. Одни ухудшают качество своего продукта, другие наделяют свой товар функционалом, который предусмотрен, но не поставляется в комплекте. В любом случае, опционально – это значит, скорее лучше, чем хуже. Ведь в любом случае, лучше всегда иметь возможности на будущее, нежели их полное отсутствие. Конечный потребитель ничего не теряет.
Конкуренция заставляет производителей товаров и поставщиков услуг стремиться к удешевлению своей продукции. Чтобы привлечь внимание потенциального покупателя к себе, в прайс-листах они часто указывают цену на самые простые комплектации приборов, оборудования и бытовой техники или же на самые дешёвые услуг. А когда заинтересованный клиент появляется, ему рассказывают о том, что он может приобрести еще и это, и то, и вот это, а дополнительно для него могут сделать так и вот так.
Иногда клиент сам спрашивает о наличии какой-либо функции у приглянувшегося ему бытового прибора или механизма.
Суть дела в том, что в самой дешёвой (так называемой базовой) комплектации отключены, а иногда и вовсе не смонтированы некоторые функции или устройства, принципиально не влияющие на работоспособность механизма. К примеру, в ноутбук для удешевления не встраивается web-камера, в легковом автомобиле отсутствует стереосистема или вообще нет радиоприёмника.
Продавец тут же объяснит, что интересующая покупателя функция прилагается опционально. Это значит, что для подключения web-камеры или радио есть специальное гнездо, стереосистему специалисты автосервиса встроят такую, какую клиент выберет на витрине, но за отдельную плату.
Всё довольно просто. Например, у автомобиля имеется фаркоп — он есть, и этим всё сказано. А что именно к нему будут цеплять – опционально. Это значит, можно прикрепить грузовой прицеп, чтобы привезти с дачи картошку, а можно с помощью троса вытащить чужой автомобиль из грязи или отправиться в путешествие с домом на колёсах.
То же самое и с любым другим бытовым прибором, компьютером или ноутбуком. К ноутбуку с помощью порта USB опционально можно подключить телефон, фото- и видеокамеру, чтобы скачать на жёсткий диск фотографии или видео, снятые на отдыхе и в гостях. Можно присоединить переносной носитель информации или web-камеру.
В базовой комплектации электронной микросхемы прибора, в материнской плате компьютера или ноутбука предусмотрена возможность включения всех возможных на момент производства аппарата функций и периферийных устройств. Просто они не активированы, не подключены изначально, чтобы можно было это сделать потом, за дополнительно взятые с пользователя деньги.
Например, есть необходимость связать с ноутбуком смартфон через Bluetooth. У смартфона эта функция имеется и она включается простым нажатием на иконку в меню. А в ноутбуке она имеется опционально — это значит, чтобы ею воспользоваться, нужно подключить к ноутбуку автономный Bluetooth-порт. Операционная система его опознает, активирует подходящий драйвер и всё. Можно пользоваться.
Удобно. В настоящее время существует настолько большое количество всевозможных дополнительных возможностей, что включение их всех сразу в то или иное устройство может поднять его цену до недосягаемых высот, с одной стороны. А с другой – перегрузит его функциями, не всегда необходимыми или вообще не нужными владельцу.
Зачем переплачивать за наличие багажника на крыше автомобиля, если никто ничего возить на нём не собирается? Зачем человеку, в принципе не увлекающемуся фотографией и видеосъёмками, наличие в телефоне камеры? Ведь её стоимость вложена в цену телефона. Пусть лучше эти возможности остаются опциональными, и те, кому надо, докупят их отдельно.
Стандартная спутниковая антенна ГЛОНАСС/GPS (SMA).
Стандартная GSM антенна (SMA).
Представляет собой модифицированное устройство на основе блока громкой связи Car Kit с внешним микрофоном.
Предназначено для организации громкой связи водителя и диспетчера. Подключение устройства непосредственно в разъем Audio (Навигатор-С — УТП 8 и 3 серии) упрощает подготовительный процесс настройки и удобство использования. Внешний микрофон можно располагать в любом месте в максимальной близости от водителя. Питание устройства осуществляется через разъем автомобильного прикуривателя, для 12 В автомобилей. Возможен вызов только со стороны диспетчера, организован автоматический подъем трубки.
Подключение дополнительных реле, датчиков и кнопок терминальному устройству — поможет более эффективно отслеживать работу вашего транспорта.
ДП-01 — датчик перемещения, используемый преимущественно в ТС с рессорной подвеской. Устанавливается между грузовой платформой (или рамой) и подрессоренной осью с помощью системы рычагов. Датчик имеет магниторезистивный принцип измерения и не имеет соприкасающихся элементов, что позволяет ему работать в тяжёлых условиях продолжительное время.
Датчик уровня топлива LLS-AF 20310 предназначен для измерения уровня топлива в топливных баках транспортных средств и стационарных топливохранилищах, преобразования их в аналоговый или частотный сигнал, и выдачи его внешнему устройству.
Измеритель уровня топлива FZ-500 предназначен для быстрого и точного измерения уровня (объема) топлива в баках транспортных средств.
Этот прибор создан, прежде всего, для организаций, имеющих свой парк транспортных средств и сталкивающихся с проблемой точного измерения количества топлива в баках автомобилей в различные моменты времени.
Измеритель уровня FZ-500 можно подключать к персональному компьютеру диспетчера, главного механика или логиста предприятия для просмотра информации о произведенных замерах визуально на временном графике, что очень удобно для восприятия. Данные могут быть просмотрены и выведены на печать по конкретному автомобилю за любой период времени или представлены в виде таблицы замеров по всем ТС парка.
Таким образом, появление в организации прибора FZ-500 позволит лицам, ответственным за использование автотранспорта, иметь полную картину о текущих расходах ГСМ.
Кроме того, по результатам замеров расхода топлива на одном автомобиле за разные смены можно про анализировать экономичность вождения каждого водителя, а также сделать вывод о техническом состоянии автомобиля.
Как и любое средство контроля, применение измерителя уровня FZ-500 при правильном подходе к делу, неизбежно приведет к оптимизации логистической и организационной схемы использования автотранспорта, а в итоге к снижению общих затрат предприятия на ГСМ.
Однако, никакой контроль и учет не позволит добиться повышения эффективности использования автопарка и топливных ресурсов, если руководитель предприятия или подразделения не будет анализировать получаемые данные и принимать адекватные, возможно жесткие решения в отношении нарушителей.
Компактная цветная VGA фотокамера (предназначена для работы с приборами Galileo)
Индикатор объема топлива LLD предназначен для отображения информации об объеме топлива в одном или двух топливных баках транспортного средства. Возможно отображение одного из следующих значений объема:
объем топлива в одном топливном баке (л.) по первому датчику LLS;
объем топлива в другом топливном баке (л.) по второму датчику LLS;
суммарный объем топлива в двух топливных баках (л.).
Индикатор объема топлива LLD воспринимает данные об уровне с датчиков уровня топлива LLS, преобразует полученные данные в объем топлива с помощью загруженных в него тарировочных таблиц, и отображает значение объема.
Датчик уровня топлива LLS 20160 предназначен для измерения уровня и температуры топлива в топливных баках транспортных средств, преобразования их в цифровой код, и выдачи его внешнему устройству.
CAN — модуль для подключения систем спутникового мониторинга
Основные функции CAN модуля CAN LOG:
Датчик пассажиропотока предназначен для подсчета людей проходящих через зону обнаружения через дверные проемы и формирования извещения замыканием выходных контактов реле на время не более 0,8 сек.
НАЗНАЧЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ
• Чувствительный элемент — двухплощадный пироприемник;
• Сплошная зона обнаружения типа «занавес»;
• Микропроцессорная обработка сигнала;
• Высота установки извещателя до 3 м;
• Возможность отключения светодиодной индикации;
• Основание корпуса имеет четыре плоскости для крепления, что обеспечивает возможность установки извещателя как над охраняемым проемом, так и непосредственно в проеме (в углах оконных рам, дверных коробок и т. п.);
• Высокая устойчивость к внешней застветке — 12000лк;
• Высокая устойчивость к электромагнитным помехам;
| Напряжение питания: | от 8 до 28 В |
| Ток потребления: | не более 12 мА |
| Степень защиты оболочки: | IP41 |
| Диапазон рабочих температур: | -30 … +50° С |
| Длительность оповещения: | не более 800 мс |
| Габаритные размеры: | 80x47x40 мм |
| Масса: | 0,06 кг |
Датчик уровня топлива Epsilon предназначен для точного измерения уровня топлива в резервуарах и баках транспортных средств. Датчик может использоваться в составе систем контроля за расходом топлива и систем спутникового мониторинга транспорта (GPS/ГЛОНАСС) различных производителей. По принципу измерения датчик Epsilon относится к емкостному типу.
Уникальные отличия от датчиков других производителей:
Более высокая точность измерения уровня топлива за счет более высокого разрешения датчика по уровню и лучших характеристик линейности шкалы измерений;
Технологичное модульное исполнение (измерительная головка монтируется и демонтируется независимо от топливного зонда, что позволяет в случае необходимости легко и быстро менять измерительную головку без проведения повторной тарировки бака);
Возможность использования коротких измерительных зондов (для плоских баков глубиной менее 30 см);
Как выбрать подходящий модуль спутникового позиционирования для своего проекта
Вы доделали свой новый проект, и теперь ваше детище живёт и передвигается по миру. И осталась только одна проблема – вам нужно знать его местоположение с достаточно неплохой точностью. К счастью, у нас есть системы спутникового позиционирования! При помощи готового модуля можно получить все данные по местоположению, которые вам только могут понадобиться. Но как подойти к этому вопросу, и какие компоненты лучше всего подойдут для вашего проекта? Читайте в данном материале.
Все одинаковые, но совершенно разные
Работа с GPS может внушать некоторые опасения, но благодаря усилиям промышленности и отдельных энтузиастов в наше время эта задача оказывается удивительно простой. Большинство имеющихся на рынке модулей будут работать одинаково. Чаще всего они передают данные по стандартному последовательному интерфейсу, обычно на скорости 9600 бод; также бывают интерфейсы I2C и SPI. Сами сообщения также стандартизированы – они выдаются в формате NMEA-0183. Если вы хотите сами обрабатывать данные, по этому стандарту полно документации. Однако если вы очень торопитесь, для многих платформ с микроконтроллером можно найти готовый код, который всё сделает за вас. Такие проекты, как NeoGPS, Adafruit GPS и minmea примут входящий поток последовательных данных и выдадут все географические данные, которые вам только могли понадобиться. Так что же – GPS это просто GPS?
В зависимости от области применения, от вашего GPS-модуля вам могут потребоваться разные вещи. Передвигающиеся с большой скоростью платформы, автопилот которых полагается на GPS, будут лучше работать с большой частотой обновления данных. Пассивные трекеры вполне удовлетворятся обновлениями не чаще раза в секунду. Требования к точности тоже бывают разные – некоторым приложениям требуется сантиметровое разрешение. Также существуют особые возможности, помогающие в пограничных ситуациях, типа расчёта местоположения исходя из проделанного пути (навигационного счисления) или приёмников, способных работать с несколькими навигационными системами одновременно (GPS, ГЛОНАСС, Бэйдоу и т.п.). Чёткое понимание требований к прибору и бюджета – главное в деле правильного выбора подходящего оборудования.
Мне просто нужно знать, где он!
В эту группу попадают устройства на базе GP-20U7, а также уже устаревшего uBlox NEO-6M. Это дешёвый и простой способ недорого собрать ваш первый проект с GPS.
Мне нужен постоянный сигнал!
Если вам никак нельзя терять сигнал, или вы пытаетесь определить местоположение в загруженной городской территории, стоит обзавестись модулем, способным работать в таких условиях. В этих случаях могут помочь разъём для внешней антенны, позволяющий подключить антенну большего размера. Важно отметить, что распространённые коннекторы для плат U.FL рассчитаны на ограниченное количество подключений и их легко отломать, поэтому рассмотрите возможность покупки переходника U.FL to SMA. Антенны бывают всякие разные, но большинство из них будет лучше, чем стандартная небольшая керамическая пластинка, идущая в комплекте с многими модулями.
Качественная антенна с отдельным заземлением может значительно улучшить качество приёма
Точное определение местоположение требует получения хорошего сигнала от нескольких спутников – поэтому, чем больше выбор, тем легче этого достичь. Большая вероятность увидеть достаточно много спутников будет у модулей, способных распознавать различные навигационные системы. У нас есть китайская Бэйдоу, европейская Галилео, российская ГЛОНАСС – и если взять модуль, способный принимать дополнительный сигналы, у него будет огромное преимущество при работе в застроенной части города с ограниченным обзором неба.
Но иногда, несмотря ни на что, вы можете оказаться в ситуации, когда не видно ни единого спутника. В каком-нибудь туннеле невозможно поймать сигнал. Тогда могут пригодиться модули, позволяющие вести навигационное счисление. Когда сигнал пропадает, модуль использует встроенную инерционную систему для обновления местоположения до тех пор, пока вновь не поймает сигнал. Это может очень пригодиться в таких приложениях, которые, к примеру, строят маршрут и отслеживают повороты.
Мне нужны быстрые обновления!
Если вы собираете нечто, движущееся с большой скоростью, 5 Гц вам может показаться мало. Более частое обновление у модулей бывает от 10 Гц до 25 Гц, благодаря чему ваш быстро движущийся проект сможет куда лучше ориентироваться в пространстве. Конечно, если вы строите крылатую ракету, то вы вряд ли будете закупаться в Sparkfun – а в противном случае развлекайтесь! Эти устройства обычно обмениваются данными на больших скоростях по последовательному порту или I2C, чтобы чаще обновлять местоположение.
Мне нужна сантиметровая точность!
Для некоторых случаев точность прежде всего. Если вы управляете комбайном, и не хотите, чтобы он протаранил ограду, то метровая точность вас не устроит. В данном случае лучше всего использовать приёмники с технологией Real Time Kinematics (RTK). Они объединяют полученный со спутника сигнал с локальными данными коррекции, полученными с базовой станции, в идеале находящейся не далее 10 км от их местоположения.
RTK работает, добавляя локальные данные коррекции, полученные с базовой станции
Эти данные могут поступать по интернету или по радиосвязи LoRa, и позволять модулю выдавать местоположение с точностью до сантиметра, в идеальных условиях. Некоторые операторы предоставляют публичный доступ к своим станциям, однако возможно приобрести собственное оборудование и поднять станцию для личных нужд. Многие модули высшего класса могут работать в качестве базовой станции для других модулей, работающих поблизости.
