GPS-modules Ontmaskerd: Complete Beginnershandleiding

GPS-module

Betreft je project nauwkeurige en accurate locatiedata, en ben je in de war over waar je moet beginnen? Je hebt een GPS-module nodig.

Met een basale GPS-module kun je alle locatiedata krijgen die je voor je project nodig hebt.

Hoewel werken met GPS lastig kan zijn, is het eenvoudiger dan ingewikkeld – dankzij de inspanningen van verschillende individuen en industrieën.

Je kunt ook in de war raken over welke GPS-modules het beste werken voor je toepassing of het bemachtigen van de juiste onderdelen.

In dit artikel zie je oplossingen voor je GPS-gerelateerde problemen en leer je alles wat je moet weten over de GPS-schakeling.

Wat is een GPS-module?

GPS

Als het om locatiedata gaat, is het eerste wat in gedachten komt GPS. Maar wat is GPS precies?

Het Global Positioning System (GPS) is een radionavigatiesysteem dat nauwkeurige en accurate locatie, snelheid en tijd bepaalt, ongeacht weersomstandigheden. Daarnaast werkt GPS op land, in de lucht en op zee.

GPS-modules zijn apparaten die je apparaten of schakelingen in staat stellen GPS-data te ontvangen. Maar als GPS-modules niet beschikbaar zijn, kun je microcontrollers als alternatieven gebruiken met een eenvoudige code.

Tegenwoordig zijn GPS-instellingen standaard op telefoons, computers en andere slimme apparaten die je toestaan je locatie te delen of de locatie van een ander object of persoon te volgen. Ook geeft GPS toegang tot real-time kaarten en biedt navigatiesystemen.

Hoe Werkt GPS?

GPS-satelliet

De GPS-satellieten en GPS-ontvangers zijn de twee hoofdcomponenten die GPS-functioneren mogelijk maken. Ook heeft het apparaat altijd vier actieve satellieten in het transmissiebereik van de ontvanger.

Elke GPS-satelliet stuurt data naar de ontvanger over zijn huidige tijd en locatie. Vervolgens transmiteert de satelliet deze data in radiosignalen die de GPS-ontvanger afvangt.

Interessant genoeg reizen deze radiosignalen met de snelheid van het licht, wat de transmissie snel genoeg maakt voor real-time data-toepassingen. Plus, je kunt de afstand tussen een satelliet en een GPS-ontvanger berekenen door het verschil te noteren tussen wanneer de satelliet het signaal verstuurde en wanneer de ontvanger het afving.

Wanneer de ontvanger deze signalen van meer dan drie satellieten verzamelt, bepaalt het zijn locatie via het trilateratieproces. Echter, een GPS-ontvanger heeft minimaal drie GPS-satellieten nodig om locatiedata te leveren.

GPS-ontvanger

Interessant genoeg werken de meeste GPS-modules op dezelfde manier. Ze gebruiken een standaard seriële interface voor communicatie met de opties van SPI- en I2C-communicatie-interfaces.

Daarnaast heeft het berichtformaat ook zijn standaarden. GPS-modules geven data meestal uit in het NMEA-0183-formaat.

GPS-module 2

Als alternatief kun je codes voor microcontroller-platforms gebruiken die je bord omzetten in een werkende GPS-module. Enkele van deze projecten zijn Adafruit GPS, minima en NeoGPS. Projecten als deze zullen een seriële datastroom gebruiken om alle locatiedata te leveren die je wilt.

GPS-modules met Arduino en Raspberry Pi

Voor dit project gebruiken we de NEO-6M GPS-module. Deze module wordt geleverd met een externe antenne, maar heeft geen header-pennen. Daarom zul je header-pennen aan je module moeten solderen als je ze nodig hebt.

De NEO-6M-module werkt met zowel Arduino als Raspberry Pi-microcontrollerborden. Hiervoor heb je de volgende componenten nodig:

• Arduino-kit
• Draadbruggen
• NEO-6M GPS-module

GPS-module met Arduino Bedraden

De NEO-6M GPS-module heeft vier pennen: RX, GND, VCC en T.

Seriële communicatie is de primaire communicatiemethode met de Arduino. Ook dienen de TX en RX als seriële pennen.

Hier is hoe je de Arduino met je GPS-module bedraadt:

• Verbind de GND-pin van de GPS-module met de GND-pin van de Arduino
• Vervolgens koppel de RX-pin van de module aan pin 3 van de Arduino
• Dan verbind de TX-pin met pin 4 van de Arduino.
• Ten slotte, verbind de VCC-pin met de 5 V-pin van de Arduino.

Code

Na het verbinden van je module met Arduino, upload de volgende code naar je Arduino UNO:

Arduino-code

Terwijl je erbij bent, zorg ervoor dat je de code bewerkt volgens de kenmerken van je GPS-module.

GPS-module met Raspberry Pi

Je kunt de U-Blox NEO-M8N GPS-module met een Raspberry Pi gebruiken om locatiedata te krijgen. Maar je hebt wat ervaring met Python nodig voordat je Raspbian OS installeert. Ook heb je een Python-code nodig om het Pi-bord met de GPS-module te verbinden.

Dat gezegd hebbend, hier is wat je voor dit project nodig hebt:

• Raspberry Pi-bord
• Voeding (voor Raspberry Pi)
• Breadboard
• MicroSD-kaart, bij voorkeur 8 GB
• Draadbruggen
• GPS-module (U-Blox NEO-M8N GPS-module)

Hoe te Bouwen

Eerst moet je UART-communicatie inschakelen op je Raspberry Pi. Gebruik dan de volgende code om het proces te starten:

• Voeg vervolgens de volgende regels toe aan het einde van het bestand:

• Dan, om het bestand te verlaten, klik op "ctrl+x", of je kunt opslaan door op "y en enter" te klikken.

Let op: UART is een seriële console voor het Raspbian OS. Daarom kun je die functie uitschakelen. Ook

kun je wijzigingen aanbrengen in het "/boot/cmdline.txt-bestand". Maar voordat je iets wijzigt, maak een back-up met de volgende code:

• Vervolgens herstel het tekstbestand met de volgende regels:

• Dan, om het bestand te sluiten, klik op "Ctrl+X". Terwijl je erbij bent, kun je je wijzigingen opslaan door op "Y" en "Enter" te klikken.

• Ten slotte, gebruik de volgende code om de Pi te herstarten en je wijzigingen te zien:

Gebruik de LED van de GPS-module om te controleren of het werkt. Als de LED (geel) knippert, werkt de GPS-module. Je kunt dan doorgaan met het uitvoeren van de volgende opdracht:

Seriële Getty-service van Raspberry Pi Deactiveren

Als ttyAMA0 werkt met Serial0 voor je uitvoer, gebruik dan de volgende opdrachten om het te deactiveren:

Als alternatief, als je je creatie "Serial0" en "ttys0" koppelt, gebruik dan de volgende opdrachten om het uit te schakelen:

Start daarna je systeem opnieuw op met de herstart-opdracht.

ttys0 Activeren

Na het deactiveren van ttyAMA0, gebruik de volgende opdracht om je ttys0 in te schakelen:

De "Pynmea2" en "Minicom" Installatie

Installeer het "minicom" Python-pakket om de GPS-module te koppelen. Daarna kun je de onderstaande data begrijpen:

Installeer ook de pynmea2 Python-modus om de NMEA-data die je ontvangt uit te voeren:

Test Je Schakeluitvoer

Ten slotte, test de uitvoer van je GPS met de volgende opdracht:

De resultaten zouden er zo uit moeten zien:

GPS-resultaten

Log dan de Python-code zodat je de Raspberry Pi kunt interfaccen met de GPS-module:

Je eindresultaten zouden er zo uit moeten zien:

GPS-eindresultaten

Hoe de Juiste GPS-module te Kiezen voor Je Project

Zoals eerder vermeld, werken bijna alle GPS-modules op dezelfde manier. Maar het type GPS-module dat je gebruikt, moet afhangen van je toepassing.

Je hebt misschien verschillende dingen nodig van je GPS-navigatiemodule. Bijvoorbeeld, als je werkt met snel bewegende platforms die GPS voor autopiloting gebruiken, heb je een GPS-module met een snelle updaterate nodig.

Een basale GPS-module volstaat als je nauwkeurigheid tot een paar meter bij een lage updaterate vereist.

Ook, als je constante signalen nodig hebt, is een module met een externe GPS-antenne ideaal. Maar als nauwkeurigheid alles is wat je nodig hebt, is het gebruik van modules met Real-Time Kinematics-technologie de perfecte keuze.

Laatste Woorden

GPS-satelliet en ontvanger

Met GPS-modules kun je locatiedata krijgen met snelheidsnauwkeurigheid. Hoewel er geen zichtbare satellieten zijn, draaien de GPS-satellieten om de aarde om constante nauwkeurigheid te bieden.

Bovendien gebeurt dataoverdracht tussen een GPS-satelliet en een ontvanger ook met de snelheid van het licht. Dus het is snel en betrouwbaar voor je projecten en toepassingen.

Als je vragen hebt, zorg ervoor dat je contact met ons opneemt, en we helpen je graag.