Подключение gps модуля к компьютеру
Во многих сферах используются мобильные USB GPS/Глонасс приемники, и сегодня я расскажу как подключить такой приемник к ПК и настроить его.
Это может показаться тривиальным, чего настраивать то? Установил драйвер с диска и готово! Дело в шляпе! :) Однако все не совсем просто. Подключив устройство к компьютеру запускаем установку драйвера
Установка драйвера ничем не отличается от любого другого устройства. Как правило с приемником поставляется диск, где находятся несколько каталогов (папок) с драйверами под разные операционные системы Windows XP, 7 и Linux (разрядность 32 или 64 бит) .
Устанавливать драйвер необходимо под свою ОС. Если на ОС 64 бит установить драйвер для 32 битной, он будет неправильно работать, и приемник тоже :)
Жмем кнопку далее, затем принимаем лицензионное соглашение.
Оставляем настройки по умолчанию, жмем кнопку установить
Появилось окно мастера установки устройств Windows, жмем далее
Жмем кнопку "Готово"
Драйвер установлен, теперь можно узнать его номер порта. Для этого заходим в "Диспетчер устройств " через команду "Управление" . Она находится в контекстном меню, если щелкнуть правой кнопкой мыши по значку " Мой компьютер " в меню " Пуск "
В диспетчере устройств открываем подменю "Порты COM и LPT"
Здесь должны появиться 2 устройства. Обычно устанавливается одно устройство USB to Serial Comm Port. Запомним номер порта этого устройства
Открываем гипертерминал (для Windows XP) он встроен в ОС, настраиваем номер порта
Настраиваем скорость в бодах. Для GPS приемников это 4800 baud rate, управление потоком отключаем
Жмем "OK" и нажимаем на телефончик в главном окне гипертерминала
Я положил приемник на форточку, так как необходимо дать ему чистое небо.
Через пару минут должны появиться и постоянно обновляться данные.
Как видим из листинга, данные идут, причем даже правильные)
Вначале появляется информация о дате и времени, затем через непродолжительное время появятся GPS координаты.
Замечание : Я подключил приемник к уже включенному ПК , поэтому приемник не определился как трекбол и не мешал работе операционной системы. О том как избежать такого случая я расскажу в другой статье)
1. Garmin Etrex, одно из самых известных и дешевых автономных устройств, (подробную статью о нем см. здесь) отображающих координаты на собственном ЖК-экране, однако оно может через последовательный порт соединяться с компьютером и, таким образом, служить внешним приемником, который может быть расположен довольно далеко от компьютера. Учитывая его цену, порядка 180 у.е., это устройство является реальным конкурентом других рассматриваемых устройств.
2. Устройство, по внешнему виду напоминающее компьютерную мышь, однако мышью не являющееся. Это внешний GPS-приемник, подключаемый через USB. С магнитным креплением к крыше автомобиля. TFAC (Taiwan Falcon Aerospace Corporation) MG-30U. Кроме данной модели, есть и более продвинутая MGL-30U, имеющая встроенную память и позволяющая сохранять информацию о координатах и скорости перемещения в течение 15 часов.
Globalsat Technology BC-307 Compact Flash GPS Receiver и Billionton CFGPS
HAiCOM HI-302CF (Вид с обеих сторон)
Эти устройства комплектуются внешними антеннами с достаточно длинным высокочастотным кабелем, до 5 м. Антенны так же, как и USB -приемник, крепятся с помощью магнита. Большинство антенн оказались взаимозаменяемыми, и только Billionton имел отличный от других разъем. Таким образом, хотя из помещения спутники не видны, но можно попытаться определить координаты и настольного компьютера, вытянув антенну на балкон.
Время холодного старта, указываемое в спецификации, относится к тепличным условиям открытого моря. Сравнивать время при работе с балкона очень трудно, поскольку я не мог подключить более 2 х устройств одновременно и, следовательно, каждой паре приходилось работать с другим альманахом. Некоторое значимое различие наблюдалось при горячем старте, что, вероятно, связано с объемом сохраняемой информации. Лучше других себя проявили TFAC CF-30LP и Globalsat Technology BC-307. Кроме того, все устройства на базе CF карт, кроме TFAC, имели светодиод (судя по информации фирмы, в следующих модификациях он тоже будет установлен), который индицировал готовность прибора к работе. Т.е. наблюдая за поведением диода, можно было узнать, определилась ли система координат или все еще находится в состоянии поиска.
Все эти устройства комплектуются простейшими программами, делающими связку GPS-компьютер функционально подобной автономным устройствам. По размерам при работе с КПК получаются тоже сопоставимые системы. Впрочем, у простейших автономных устройств ресурс работы от батареек несколько больше.
При работе с компьютером в большинстве случаев используется протокол NMEA, при котором устройство непрерывно передает информацию о координатах компьютеру, а уж компьютер откладывает на карте пройденный путь, высчитывает скорость, определяет направление на части света относительно направления движения. Некоторые устройства могут работать автономно и сохранять в собственной памяти информацию о пройденном пути. В этом случае общение с компьютером может быть непостоянным, вы подключаетесь к компьютеру и скачиваете на него пройденный путь. Функционально все программы одинаковы и не привязаны к определенному устройству. Основные отличия в дизайне. Некоторые, например, программа, идущая в комплекте с TFAC, могут сами определять, к какому именно последовательному порту подключен приемник. Иногда это существенно облегчает жизнь.
Программа от Billionton имеет много страниц, не очень насыщенных информацией. Остальные производители постарались максимум информации поместить на одну или две экранных страницы КПК.
Однако основной интерес совместного использования GPS приемника и компьютера заключается в возможности использовать электронные карты. Доступных электронных карт сейчас стало уже достаточно много, и спутниковая навигация становится реально полезной, поскольку позволяет легко найти нужную улицу даже в незнакомом городе. Для Западной Европы и Америки существует много разных векторных карт, некоторые из них идут в комплекте даже с простейшими навигационными системами. Собственно программное обеспечение и карты, идущие в комплекте с навигационными системами, могут существенно повлиять на выбор. Так, с моделью Pretec в комплекте идет Microsoft AutoRoutе, позволяющая уверенно ориентироваться в большинстве городов Европы.
Однако, как поет Кукин, «он (Париж) там, а ты у черта на рогах». К сожалению, подробного отображения одной шестой части суши на севере Евразии, сравнимого с Парижем, эта программа не дает, в лучшем случае, кольцевая дорога и Садовое кольцо вместо Москвы.
Впрочем, для Москвы разнообразных карт тоже уже много. Например, Улицы Москвы 2003 от «ИНГИТ», которая знает о последних новостройках и работает с CD.
А для всех остальных есть программа Ozi Explorer, которая позволяет использовать отсканированную бумажную карту. В общем, карты есть, устройств спутниковой навигации на рынке тоже много. Эта программа существует как в варианте для большого компьютера, так и для КПК. Она может как непосредственно отслеживать положение на карте, так и работать с данными, которые сохраняют GPS способные к автономной работе в собственной памяти. Версия для КПК так и не научилась загружать в GPS маршрутные точки, но появилась отдельная программа G7ToCE, которая прекрасно справляется с этой задачей. Вид программы Ozi Explorer на настольном компьютере.
Ozi Explorer CE и G7ToCE
Заключение
Идеального устройства на все случаи жизни, видимо, не существует. Если в основном предполагается использовать GPS-приемник с ноутбуком, установленным в машине или на яхте, то, хотя потенциально можно использовать любой из вышеупомянутых, мне представляется, что наиболее интересны приемники на базе CF-карт. Кабель антенны достаточно длинный, его легко проложить, система работает весьма устойчиво. Подключение автономных приемников, соединяемых с компьютером через последовательный порт, оказалось не очень удачным, в случае, если у вас современный компьютер, который не имеет последовательного порта, и приходится использовать переходник USB-COM. В случае наличия помех у меня система полностью зависала и появлялся синий экран смерти. Вероятно, тут свою роль сыграло программное обеспечение, потому что КПК при той же длине кабеля работал с приемником устойчиво.
Если у вас на яхте установлен стационарный компьютер, то, возможно, оптимальным будет приемник, подключаемый через USB. За системы на базе CF карт говорит возможность использовать их с КПК для постоянной навигации в пеших походах. Здесь, правда, надо отметить, что не все эти экраны КПК хорошо видны при солнечном свете, да и зарядить или взять в запас литиевые батареи сложнее, чем Ni-MH. Однако мой опыт показывает, что в этом случае более надежной является автономная система, которая периодически подключается к КПК. В КПК загружается пройденный путь, далее на карте прокладывается маршрут и маршрутные точки отправляются с КПК в приемник. Эту процедуру можно делать в палатке, где солнечный свет уже не мешает.
GPS-модули позволяют вашему автономному устройству отслеживать свои координаты и параметры перемещения. Такая функциональность важна для всевозможных трекеров, умных ошейников и рюкзаков. В этой статье мы сделали попытку краткого обзора GPS-модулей и программ для работы с GPS на компьютере. Подключение к ардуино рассмотрено на примере наиболее популярного модуля NEO 6.0
Обзор программ для работы с GPS на компьютере
Прежде чем приступать к подключению GPS к ардуино, нужно научиться тестировать сам модуль. Для этого нам обязательно понадобится программа, позволяющая показать статус устройства, количество пойманных спутников и другу тестовую информацию. Мы постарались собрать вместе наиболее популярный софт для работы с GPS на компьютере.
U-Center
Программа u-center используется для работы с GNSS-проемниками от фирмы U-Blox. С помощью этого программного обеспечения можно тестировать точность позиционирования, изменять конфигурацию ресивера и проводить общую диагностику, обрабатывать полученные данные и отображать их в режиме реального времени. Координаты приемник получает с помощью GPS, ГЛОНАСС. Полученную информацию можно экспортировать и показывать в картах Google Maps, Google Earth. Программа позволяет создавать двухмерные диаграммы, гистограммы и другие виды графиков. u-center можно использовать при работе с несколькими приемниками.
Возможности программного обеспечения U-Center:
- Работа с Windows;
- Чтение NMEA , SiRF данных, UBX;
- Вывод полученных данных в виде текста и графиков;
- Запись данных, и воспроизведение;
- Полное управление модулем GPS;
- Возможность изменения конфигурации GPS-модуля;
- Запись новой конфигурации в модуль;
- Запись конфигурации в файл формата .txt;
- Обновление прошивки модуля;
- Возможность холодного, теплого и горячего старта модуля.
Программа позволяет оценивать работоспособность приемника, анализировать его быстродействие и устанавливать его настройки. Помимо U-Center могут использоваться и другие программы, например, Visual GPS, Time Tools GPS Clock и другие.
Visual GPS
Эта программа используется для отображения GPS данных по протоколу NMEA 0183 в графическом виде. Программа позволяет записывать лог GPS данных в файл. Существует два режима работы в программе – в первом Visual GPS связывается с приемником GPS, а во втором Visual GPS считывает показания NMEA из файла. Программа имеет 4 основных окна – Signal Quality (качество сигнала), Navigation (навигация), Survey (исследование), Azimuth and Elevation (азимут и высота).
Time Tools GPS Clock
Эта программа работает на Windows и любых рабочих станциях, она проверяет время со стандартного приемника времени NMEA GPS, который подключен к компьютеру, и позволяет синхронизировать время на ПК. Отображается информация о времени, дате, состоянии GPS, полученная от приемника. Недостатком программы является невозможность высокоточного определения времени, так как GPS-устройства не имеют секундного импульса для последовательного порта компьютера.
GPS TrimbleStudio
Программное обеспечение используется для работы с приемником Copernicus в Windows. Программа отображает принимаемые навигационные данные. Полученные координаты можно отобрать на картах Google Maps, Microsoft Visual Earth. Все установленные настройки приемника можно сохранить в конфигурационном файле
Fugawi
Программа используется для планирования маршрута, GPS навигации в реальном времени. Программа позволяет записывать и сохранять маршруты и путевые точки на картах. Навигация производится как на суше, так и на воде и в воздухе. В программе используются различные виды цифровых карт – топографические карты, стандарты NOAA RNC, отсканированные копии бумажных карт, Fugawi Street Maps.
3D World Map
В этой программе можно увидеть землю в трехмерном виде. Используется как удобный географический справочник, в котором можно узнать информацию 269 странах и тридцати тысячах населенных пунктов, производить измерение между двумя точками, воспроизводить аудиозаписи.
Обзор GPS-модулей для Ардуино
Для работы с Ардуино существует большое количество различных GPS-модулей. С их помощью можно определять точное местоположение (географические координаты, высота над уровнем моря), скорость перемещения, дату, время.
Модуль EM-411. Устройство создано на базе высокопроизводительного чипа SiRF Star III, который обладает низким потреблением энергии. Модуль имеет большой объем памяти для сохранения данных альманаха, поддерживает стандартный протокол NMEA 0183. Время холодного старта составляет около 45 секунд.
VK2828U7G5LF. Этот модуль построен на базе чипа Ublox UBX-G7020-KT. С его помощью можно получать координаты по GPS и ГЛОНАСС. В приемнике имеется встроенная память, в которую можно сохранять настройки. Модуль оснащен встроенной керамической антенной, работает по протоколу NMEA 0183. Напряжение питания модуля 3,3-5В.
SKM53 GPS. Один из самых дешевых модулей, обладающий низким потреблением тока. Время холодного запуска примерно 36 секунд, горячего – 1 секунда. Для позиционирования используются 66 каналов, для слежения 22 канала. В модуле имеется встроенная GPS антенна, устройство обеспечивает высокую производительность навигации при различных условиях видимости.
Neo-6M GPS. Приемник производится компанией u-blox. В этом модуле используются новейшие технологии для получения точной информации о местоположении. Напряжение питания модуля 3-5В. Линейка устройств представлена типами G, Q, M, P, V и T со своими уникальными характеристиками. Время холодного старта около 27 секунд.
locosys 1513. Этот модуль поддерживает работу с GPS, ГЛОНАСС, Galileo, QZSS, SBAS. Базируется на чипе MediaTek MT333, который обладает низким энергопотреблением, высокой чувствительностью и стабильной работой в различных условиях. В приемнике имеется поддержка текстового протокола управления. Время холодного старта примерно 38 секунд.
Arduino GPS модуль GY-NEO6MV2
Модуль использует стандартный протокол NMEA 0183 для связи с GPS приемниками. Приемник представляет собой плату, на которой располагаются модуль NEO-6M-0-001, стабилизатор напряжения, энергонезависимая память, светодиод и аккумулятор.
Технические характеристики модуля:
- Напряжение питания 3,3-5В;
- Интерфейс UART 9600 8N1 3.3V;
- Протокол NMEA;
- Вес модуля 18 гр.;
- Наличие EEPROM для сохранения настроек;
- Наличие встроенной батареи;
- Возможность подключения антенны к разъему U-FL;
- Время холодного старта примерно 27 секунд, время горячего старта – 1 секунда;
- Наличие более 50 каналов позиционирования;
- Частота обновления 5 Гц;
- Рабочие температуры от -40С до 85С.
Модуль широко используется для коптеров, определения текущего положения малоподвижных объектов и транспортных средств. Полученные координаты можно загрузить в карты Google Maps, Google Earth и другие.
После холодного старта модуля начинается скачивание альманаха. Время загрузки – не более 15 минут, в зависимости от условий и количество спутников в зоне видимости.
Распиновка: GND (земля), RX (вход для данных UART), TX (выход для данных UART), Vcc – питание от 3,3В до 5 В.
Для подключения потребуются модуль GY-NEO6MV2, плата Ардуино, провода, антенна GPS. Соединение контактов: VCC к 5V, GND к GND, RX к 9 пину на Ардуино, TX к 10 пину. Затем Ардуино нужно подключить к компьютеру через USB.
Проверка работы через программу U-Center
Как упоминалось выше, модуль производится компанией u-blox, поэтому для настройки приемника используется программа U-Center.
Если не устанавливается связь со спутником, нужно проверить, подключена ли антенна. Затем нужно проверить напряжение питание, оно должно быть 5В. Если соединение так и не устанавливается, можно поместить модуль к окну или выйти на открытую территорию.
Посмотреть передающиеся данные можно через меню View.
GGA – зафиксированная информация позиционирования. Записаны время, координаты, высота, статус определения местоположения, количество спутников.
Проверка работы через Arduino IDE
Работать с модулем можно также через стандартную среду разработки Arduino IDE. После подключения модуля к плате, нужно загрузить скетч и посмотреть на результат. Если на мониторе появится бессвязный набор знаков, нужно отрегулировать скорость интерфейса Ардуино с компьютером и скорость интерфейса модуля с контроллером.
Скетч для вывода данных о местоположении.
После того, как код будет залит, нужно подождать несколько секунд (время холодного старта), чтобы устройство смогло определить местоположение и начать показывать координаты. Как только устройство начнет свою работу, на плате будет мигать светодиод.
В мониторе порта появятся данные широты и долготы. Также будет получено значение текущей даты и времени по Гринвичу. Установить свой часовой пояс можно вручную – это делается в строке Serial.print(static_cast(hour+8));
Заключение
Как видим, для начал работы с GPS не требуется каких-то совсем уж сложных манипуляций. На помощь приходят готовые модули или шилды, взаимодействующие с Arduino через UART. Для облегчения написания скетчей можно использовать готовые библиотеки. Кроме того, любой GPS-модуль можно протестировать без Ардуино, подключив к компьютеру и воспользовавшись специальным софтом. Обзор наиболее популярных программ мы привели в этой статье.
В этой статье я расскажу про подключение GPS приемника к микроконтроллеру, на примере модуля u-blox GY-NEO6MV2. Приемник представляет из себя небольшую плату на которой расположены модуль NEO-6M-0-001, стабилизатор напряжения 3.3В, EEPROM память, аккумулятор и светодиод. Модуль продается вместе с активной антенной квадратной формы. Как и все GPS приемники, для передачи данных, модуль использует широко распространенный интерфейс UART, что облегчает его сопряжение с микроконтроллером.
Модуль можно приобрести здесь , есть более дешевый вариант собранный на красной плате с маленькой антенной, можно заказать тут .
RMC – минимальная рекомендуемая навигационная информация, содержит информацию о времени, дате, координатах местоположения, скорости и направлении курса.
| $GPRMC,170840.00,A,5509.68339,N,06125.49498,E,0.204,,311015. A*7D | |
| 170840.00 | Время UTC: 17ч. 08м. 40.00 сек. |
| A | Статус достоверности: A – достоверные данные, V – недостоверные данные |
| 5509.68339 | Широта: 55 градусов, 09.68339 минут |
| N | N – северная, S – южная |
| 06125.49498 | Долгота: 061 градусов, 25.49498 минут |
| E | E – восточная, W – западная |
| 0.204 | Горизонтальная скорость (узлов в час) |
| – | Направление курса относительно истинного севера (градусы) |
| 311015 | Дата: 31 октября 2015 года |
| – | Магнитное склонение (градусы) |
| – | Направление склонения: E – восточное, W – западное |
| A | Режим: A – автономный, D – дифференциальный, E – аппроксимация, N – недостоверные данные |
| *7D | Контрольная сумма |
VTG – текущее направление курса и скорость относительно Земли.
| $GPVTG,,T,,M,0.204,N,0.378,K,A*29 | |
| – | Направление курса (градусы) |
| T | Курс относительно истинного севера |
| – | Направление курса (градусы) |
| M | Курс относительно магнитного севера |
| 0.204 | Горизонтальная скорость |
| N | Единица измерения скорости (узлов в час) |
| 0.378 | Горизонтальная скорость |
| K | Единица измерения скорости (километров в час) |
| A | Неизвестный параметр |
| *29 | Контрольная сумма |
GGA – зафиксированные данные глобальной системы позиционирования, содержит информацию о времени, координатах местоположения, высоте, статусе определения координат, количестве использованных спутников.
| $GPGGA,170840.00,5509.68339,N,06125.49498,E,1,07,2.41,186.2,M,-13.5,M,,*77 | |
| 170840.00 | Время UTC: 17ч. 08м. 40.00 сек. |
| 5509.68339 | Широта: 55 градусов, 09.68339 минут |
| N | N – северная, S – южная |
| 06125.49498 | Долгота: 061 градусов, 25.49498 минут |
| E | E – восточная, W – западная |
| 1 | Статус определения координат: 0 – позиция не определена, 1 – позиция определена, 2- позиция определена с повышенной точностью (DGPS) |
| 07 | Количество использованных спутников |
| 2.41 | Снижение точности в горизонтальной плоскости (HDOP) |
| 186.2 | Высота над уровнем моря |
| M | Единица измерения высоты (метры) |
| -13.5 | Геоидальное различие — различие между земным эллипсоидом WGS-84 и уровнем моря (геоидом) |
| M | Единица измерения геоидального различия (метры) |
| – | Время с момента последнего обновления DGPS (секунды), 0 – DGPS не используется |
| *77 | Контрольная сумма |
GSA – Уровень точности определения координат и активные спутники, содержит информацию о режиме работы, спутниках, снижении точности в различных плоскостях.
GSV – Информация о видимых спутниках, содержит число видимых спутников, их идентификаторы, высота, азимут, уровень сигнала.
GLL – географическая позиция – широта/долгота, содержит информацию о времени, координатах местоположения.
| $GPGLL,5509.68339,N,06125.49498,E,170840.00,A,A*65 | |
| 5509.68339 | Широта: 55 градусов, 09.68339 минут |
| N | N – северная, S – южная |
| 06125.49498 | Долгота: 061 градусов, 25.49498 минут |
| E | E – восточная, W – западная |
| 170840.00 | Время UTC: 17ч. 08м. 40.00 сек. |
| A | Статус достоверности: A – достоверные данные, V – недостоверные данные |
| *65 | Контрольная сумма |
Читайте также: