ردیابی مسیر GPS V2: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

پروژه: GPS Route Tracking V2

تاریخ: مه - ژوئن 2020

به روز رسانی

نسخه اول این پروژه ، در حالی که در اصل کار می کرد ، دارای تعدادی خطا بود که باید برطرف شود. اولاً من جعبه را دوست نداشتم ، بنابراین آن را با جعبه دیگری جایگزین کردم. ثانیاً محاسبات مربوط به سرعت و مسافت که صحیح نیست. آزمایشات میدانی تکمیلی با دستگاهی که در داخل وسیله نقلیه قرار گرفته است و امکان نقشه برداری از مسیر را دارد و سپس این مسیر نقشه برداری شده بر روی GPS Visualizer و Google Earth Pro با نتایج عالی هم از نظر نقشه واقعی مسیر و هم از راه دور محاسبه شده با گزینه "خط کش" محاسبه می شود. در Earth Pro

علاوه بر این ، مدار به گونه ای به روز شد که باتری های 18650 مستقیماً به برد ESP32 DEV تغذیه می کردند ، در حالی که واحد NEO7M GSP به طور مستقیم از ماژول Step Down و نه از طریق برد DEV تغذیه می شد. این باعث ایجاد یک سیستم پایدارتر شد. نرم افزار به طور کلی مرتب شده بود ، گزینه ایمیل و اتصال بعدی به روتر محلی تنها در صورتی انجام می شد که واحد فایل یا پرونده هایی را برای ارسال در دسترس پیدا کرد. یک پیشرفت نهایی تغییر آزمایش "gps.location.isValid" به "gps.location.isUpdated" بود ، این امر باعث می شد که فقط مکان های GPS به روز شده در فایل مسیر ذخیره شوند ، نه چندین مکان GPS که هر کدام دارای عرض و طول جغرافیایی یکسانی هستند

در این مرحله باید توجه داشته باشم که این اولین سیستم مبتنی بر GPS است که من ایجاد کرده ام و نسخه های بعدی تا حد زیادی سیم کشی موجود را با برد مدار چاپی جایگزین می کند. برای اطمینان از خراب نشدن همه اتصالات سیم ، در حین برخورد ناهموار ، همه این اتصالات چسبانده شده اند

من فایل های ICO و Fritzing را به روز کرده و عکس های جدیدی اضافه کرده ام تا تغییرات ایجاد شده را نشان دهم

بررسی اجمالی

این پروژه برای من یک تغییر کامل جهت بود و از Nixie Clocks و روبات های WiFi استفاده می کردم. استفاده از ماژول آردوینو مبتنی بر GPS برای مدتی مرا مجذوب خود کرده است و با توجه به اینکه زمان زیادی را در انتظار بخشهای اضافی پروژه اصلی که در حال کار بر روی آن هستم داشتم ، تصمیم گرفتم یک دستگاه ردیابی مسیر GPS ، باتری ، وزن سبک ، قابل حمل است و می تواند اطلاعات مسیر خود را از طریق کارت micro SD یا در صورت وجود شبکه WiFi ، از طریق پست الکترونیکی و فایل پیوست منتقل کند. این پروژه مستلزم استفاده از چهار جزء بود که قبلاً از آنها استفاده نکرده بودم ، یعنی صفحه نمایش 0.96 اینچی oLED ، کارت خوان SD ، ماژول GPS و برد توسعه ESP32. در صورتی که سیم کشی مورد استفاده من با یک برد مدار چاپی متصل مستقیم به برد توسعه ESP32 و باتری های 18650 متصل شده و به صورت پله ای تعویض شود ، اندازه نهایی واحد ، در حالی که قطعاً قابل حمل است ، می تواند تا 25-50 درصد بیشتر کاهش یابد. ماژول با یک بسته باتری Li-ion 5V مناسب جایگزین شده است.

تدارکات

1. هیئت توسعه ESP32

2. DS3231 RTC Clock با پشتیبان گیری از باتری

3. Micro SD Card SPI خواننده مبتنی بر ، با 1GB micro SD Card

4. صفحه نمایش 0.96 اینچی مبتنی بر oLED I2C

5. ماژول GPS NEO-7M-0-000

6. خازن 10uF

7. مقاومت 2 x 10K ، مقاومت 4.7K

8. ترانسفورماتور گام به گام DC-DC

9. باتری 2 * 18650

10. نگهدارنده دو باتری 18650

11. سوئیچ تک قطبی

12. کلید فشار لحظه ای

13. جعبه های پروژه 2 x 100mmx50mmx65mm

14. سیم های Dupont ، چسب حرارتی.

مرحله 1: ساخت و ساز

نمودار ضمیمه فریتزینگ طرح مدار را نشان می دهد. دو باتری 18650 و ماژول مرحله پایین را می توان با یک باتری لیتیوم یونی که 5 ولت مستقیماً تأمین می کند جایگزین کرد. من ماژول NEO-7M را با پلاگین آنتن خارجی SMA یکپارچه توصیه می کنم که به شما امکان می دهد یک قطعه سیم ساده به طول 30 سانتی متر اضافه کنید که اطلاعات ماهواره را دریافت می کند ، این کار اغلب چند دقیقه پس از روشن شدن دستگاه طول می کشد. قسمت پایینی دو جعبه پروژه دارای دهانه هایی برای صفحه ، آنتن GPS ، سوئیچ و کارت SD است ، همچنین دارای ساعت RTC ، کارت خوان SD ، صفحه نمایش 0.96 اینچی oLED ، دکمه ، ماژول GPS و برد PCB است. جعبه بالای پروژه شامل برد توسعه ESP32 ، 18650 باتری و نگهدارنده باتری ، ماژول مرحله پایین و یک دهانه برای سوئیچ تک قطبی است. قسمت بالای این جعبه پروژه با چهار پیچ متقاطع فرو رفته است که می توان آنها را برداشته و اجازه داد تا دو باتری 18650 قابل شارژ برداشته ، شارژ و سپس تعویض شوند. این دستگاه ضد آب نیست ، با این حال می توان چنین کرد. همچنین می توان یک شارژر باتری مناسب USB را در این جعبه بالای پروژه نصب کرد ، با یک دهانه مناسب ، تا باتری های داخل دستگاه بدون نیاز به برداشتن درپوش جعبه شارژ شوند. در حالی که ماژول GPS می تواند زمان و تاریخ را از ماهواره به دست آورد ، من تصمیم گرفتم که زمان و تاریخ محلی مناسب تر است ، بنابراین ماژول RTC را اضافه کردم.

برخی از عکسهای ساختمانی توسعه اولیه این پروژه را نشان می دهد جایی که من از تخته WeMos D1 R2 و صفحه نمایش LED ساده 16x2 استفاده می کردم ، هر دو در نسخه نهایی جایگزین شده اند.

مرحله 2: نرم افزار

دلیل برد برد Arduino مبتنی بر ESP32 این بود که پس از برخی تحقیقات متوجه شدم که ESP32 می تواند با موفقیت به حساب G-Mail ایمیل ارسال کند ، در صورتی که تنظیمات حساب تغییر کند به طوری که امکان دریافت ایمیل های ایمن تر را فراهم کند. ، این امر نیاز به تغییر در تنظیمات حساب G-Mail دارد. برای دسترسی به این مورد ، به منوی "مدیریت حساب Google" بروید ، سپس "امنیت" را انتخاب کنید و در نهایت به پایین بروید تا "دسترسی به برنامه کمتر ایمن" را ببینید ، این ویژگی را روشن کنید.

فایلهای زیر را باید بارگیری و نصب کنید: TinyGPS ++. h، SoftwareSerial.h، "RTClib.h"، "ESP32_MailClient.h"، "SPIFFS.h"، WiFiClient.h، math.h، Wire.h، SPI.h ، SD.h ، Adafruit_GFX.h و Adafruit_SSD1306.h.

این برنامه با استفاده از نسخه 1.8.12 Arduino IDE توسعه داده شد و برد انتخاب شده "DOIT ESP32 DEVKIT V1" بود.

با توجه به حجم برنامه ، نمی توانید این برنامه را در Arduino UNO توسعه دهید ، همچنین هنگام بارگیری نرم افزار ، لازم است سیم TX را از ماژول GSP حذف کنید ، در غیر این صورت بارگیری انجام نمی شود. یک خازن 10uF به پین های "EN" و "GND" برد ESP32 وصل شده بود به طوری که لازم نبود دکمه "EN" را هر بار که یک برنامه نرم افزاری جدید بارگیری می شد فشار داد.

نرم افزار آردوینو توسعه داده شد تا به کاربر سیستم اجازه دهد مسیر یا مسیرهای داخل دستگاه را ضبط کرده و سپس کارت SD را حذف کرده و آنها را از طریق کارت خوان مبتنی بر رایانه بارگذاری کند ، یا گزینه منوی ایمیل را انتخاب کرده و داشته باشد. همه فایلهای مسیری که روی واحد نگهداری می شوند به حساب G-Mail ارسال می شوند ، یک مسیر به هر E-Mail متصل می شود. فایلهای مسیر در واحد قالب بندی شده اند و می توانند به دو سبک مختلف شکل بگیرند ، قالب "GPX" که مستقیماً با استفاده از "GPS Viewer" یک برنامه google که به صورت رایگان در اینترنت استفاده می شود ، یا "KML" قابل مشاهده است. فرمت قابل مشاهده مستقیم با استفاده از برنامه "Google Earth Pro" در دسترس برای بارگیری از اینترنت. این برنامه کاربردی همچنین می تواند فایلهای مسیر مبتنی بر "GPX" را بخواند و نمایش دهد. هر دوی این فرمت های فایل بصورت شماتیک در قالب فایل بصورت رایگان در دسترس هستند و در ویکی پدیا در اینترنت یافت می شوند. پس از ارسال ایمیل یا پست الکترونیکی ، واحد به نظارت مسیر باز می گردد ، اما به طور پیش فرض به فرمت فایل GPX می پردازد. از دکمه فشار برای انتخاب گزینه E-mail ، انتخاب قالب فایل GPX یا KML و شروع و توقف ضبط مسیر استفاده می شود. در حالت مانیتورینگ مسیر ، صفحه نمایش OLED طول و عرض جغرافیایی موقعیت فعلی را نشان می دهد و سپس در صفحه دوم زمان فعلی ، تاریخ ، ارتفاع در متر ، تعداد ماهواره های مورد استفاده ، سرعت در کیلومتر ، و در نهایت مسیر بصورت یک نشان داده می شود. نقاط قطب نمای اصلی در حالی که در حالت ضبط مسیر ، صفحه پرونده باز شده را نشان می دهد ، سپس علاوه بر دو صفحه نمایش قبلی که نشان داده شد ، صفحه سوم نمایش داده می شود که جزئیات فایل مورد استفاده ، تعداد نقاط مسیری که ضبط کرده است و در نهایت مسافت طی شده در کیلومتر

تصاویر زیر نحوه دریافت و نمایش ایمیل های ایجاد شده توسط واحد توسط G-Mail را نشان می دهد.

مرحله 3: نتیجه گیری

من از توسعه این پروژه چیزهای زیادی آموخته ام ، با این حال این واحد را تنها می توان "پشت سر" سیستم مبتنی بر برنامه دانست که فایل های GPX یا KML را نمایش می دهد. استفاده از نرم افزار شخص ثالث جایگزین قابل قبولی برای توسعه بیشتر این نرم افزار بود. در دسترس بودن گزینه منو "برنامه کمتر ایمن" در منوی مدیریت حساب Google ممکن است محدود باشد زیرا ممکن است تغییرات در ژوئن سال 2020 رخ دهد ، در این صورت ممکن است هدایت مجدد ایمیل به یک حساب جایگزین ضروری باشد یا با استفاده از پورت 586 در سرور ایمیل.

مرحله 4: قالب های فایل GPS و KML

در زیر یک محتوای فایل معمولی برای هر نوع فایلی که واحد تولید می کند ، نشان داده می شود (مقادیر عرض و عرض جغرافیایی در این مثالها به دلیل ثابت ماندن واحد تغییر چندانی نمی کند). هر دو فایل حاوی حداقل داده های سرصفحه و پاورقی مورد نیاز GPS Viewer و Google Earth pro برای نمایش یک خط سیاه ساده است که مسیر را نشان می دهد:

فایل KML:

فایل GPX: