GPS module based on Google Maps and LabView environment Rejestrator GPS wykorzystujący Google Maps i środowisko LabView



Podobne dokumenty
Wykorzystanie nowoczesnych technologii w zarządzaniu drogami wojewódzkimi na przykładzie systemu zarządzania opartego na technologii GPS-GPRS.

- nawigacja satelitarna w turystyce

Sensory i systemy pomiarowe Prezentacja Projektu SYNERIFT. Michał Stempkowski Tomasz Tworek AiR semestr letni

plansoft.org Zmiany w Plansoft.org

APPLICATION OF ADUC MICROCONTROLLER MANUFACTURED BY ANALOG DEVICES FOR PRECISION TENSOMETER MEASUREMENT

GEOMATYKA program podstawowy. dr inż. Paweł Strzeliński Katedra Urządzania Lasu Wydział Leśny UP w Poznaniu

ODORYMETRIA. Joanna Kośmider. Ćwiczenia laboratoryjne i obliczenia. Część I ĆWICZENIA LABORATORYJNE. Ćwiczenie 1 POMIARY EMISJI ODORANTÓW

kpt. Mirosław Matusik Brzeźnica, dnia roku

Projekt MARM. Dokumentacja projektu. Łukasz Wolniak. Stacja pogodowa

Rozproszony system zbierania danych.

System optycznego przekazywania informacji dla osób niewidomych z wykorzystaniem telefonu z systemem operacyjnym Android inż.

Laboratorium Systemów Informacji Przestrzennej. Korzystanie z zewnętrznych usług geokodowania i nawigacji w środowisku OpenLayers

System informacji przestrzennej w Komendzie Miejskiej w Gdańsku. Rysunek 1. Centrum monitoringu w Komendzie Miejskiej Policji w Gdańsku.

PODSYSTEM RADIODOSTĘPU MOBILNEGO ZINTEGROWANEGO WĘZŁA ŁĄCZNOŚCI TURKUS

MS Visual Studio 2005 Team Suite - Performance Tool

WYZNACZANIE WYSOKOŚCI Z WYKORZYSTANIEM NIWELACJI SATELITARNEJ

Micro Geo-Information. Pozycjonowanie w budynkach Indoor positioning

DOKUMENTACJA PROJEKTU

GATHERING DATA SYSTEM FOR CONCRETE S SAMPLE DESTRUCTING RESEARCHES WITH USE OF LABVIEW PACKET

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2011/12

Dokładność pozycji. dr inż. Stefan Jankowski

Koncepcja pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w zastosowaniach geodezji zintegrowanej

ZASTOSOWANIE GOOGLEMAPS W TELEFONIE JAKO MOBILNEJ MAPY PRZEGLĄDOWEJ OSNOWY GEODEZYJNEJ

Podstawowe pojęcia związane z pomiarami satelitarnymi w systemie ASG-EUPOS

Temat: Analiza śladu zarejestrowanego odbiornikiem typu GPS-GIS, przegląd

Typowe konfiguracje odbiorników geodezyjnych GPS. dr hab. inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

Ustawienia trybu pomiarów statycznych (Static) w oprogramowaniu Spectrum Survey Field dla odbiornika Sokkia GRX-1

Adrian Jakowiuk, Bronisław Machaj, Jan Pieńkos, Edward Świstowski

Programowanie urządzeń mobilnych. projekt 6 ( )

ym4r Google Maps w Ruby on Rails

Dokumentacja użytkowa

INSTRUKCJA OBSŁUGI PROGRAMU INSTAR 1.0

Projekt rejestratora obiektów trójwymiarowych na bazie frezarki CNC. The project of the scanner for three-dimensional objects based on the CNC

1. Opis aplikacji. 2. Przeprowadzanie pomiarów. 3. Tworzenie sprawozdania

errata Instrukcja obsługi Goclever 5060 PL

Ustawienia trybu pomiarów statycznych (Static) w oprogramowaniu TopSURV dla odbiornika Topcon GRS-1

PROJECT OF FM TUNER WITH GESTURE CONTROL PROJEKT TUNERA FM STEROWANEGO GESTAMI

dr Mariola Tracz dr Radosław Uliszak Nowe środki dydaktyczne w nauczaniu-uczeniu się przyrody i geografii

Powierzchniowe systemy GNSS

Identyfikatory osobiste są zbudowane w oparciu o pastylki identyfikacyjne firmy DALLAS.

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE

Systemy nawigacji satelitarnej. Przemysław Bartczak

Lokalizator, rejestrator GPS GT-750, 13 h, Czarny, Bluetooth, USB

Wymagania aplikacji: Android 4.1 (Jelly Bean) lub nowszy połączenie z Internetem Bluetooth GPS

Smart home managing by Ethernet micro server. Zarządzanie systemem inteligentnego domu za pomocą mikro serwera Ethernet. 1. Cele

(c) KSIS Politechnika Poznanska

Sieciowe Pozycjonowanie RTK używając Virtual Reference Stations (VRS)

Wykorzystanie systemu EGNOS w nawigacji lotniczej w aspekcie uruchomienia serwisu Safety-of-Life

VectraPortal. VectraPortal. wersja Instrukcja użytkownika Podstawowa funkcjonalność serwisu. [czerwiec 2016]

Ultra szybkie pozycjonowanie GNSS z zastosowaniem systemów GPS, GALILEO, EGNOS i WAAS

Koło zainteresowań Teleinformatyk XXI wieku

1. Wymagania funkcjonalne dla modułu pozycjonowania patroli zainstalowany moduł musi posiadać następującą funkcjonalność:

GPS jako narzędzie monitorowania podróży w miastach. Błażej Kmieć Michał Mokrzański

Bezzałogowy samolot rozpoznawczy Mikro BSP

Pomiary GPS RTK (Real Time Kinematic)

ZASTOSOWANIE INTERFEJSU GOOGLE MAPS API DLA POTRZEB REALIZACJI SYSTEMU LOKALIZACJI I REJESTRACJI TERMINALI MOBILNYCH

Infrastruktura drogowa

Janusz Śledziński. Technologie pomiarów GPS

Garmin w pockecie? Czemu nie. dr@doktorski.net

Budowa. doc. dr inż. Tadeusz Zieliński r. ak. 2009/10. Metody komputerowe w inżynierii komunikacyjnej

Navitel Nawigator POLSKA WYPRZEDAZ

ASG-EUPOS wielofunkcyjny system precyzyjnego pozycjonowania i nawigacji w Polsce

REFERAT O PRACY DYPLOMOWEJ

Przyswojenie wiedzy na temat serwisów systemu GPS i charakterystyk z nimi związanych

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Programowanie mikrokontrolerów AVR z rodziny ATmega.

Automatyczne tworzenie trójwymiarowego planu pomieszczenia z zastosowaniem metod stereowizyjnych

BADANIE WPŁ YWU GEOMETRII SYSTEMU NA DOKŁ ADNOŚĆ OKREŚ LANIA POZYCJI ZA POMOCĄ ODBIORNIKA GPS

Pulse width modulation control of three-phase three-level inverter Sterowanie modulacji szerokości impulsów trójpoziomowego trójfazowego falownika.

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów Wprowadzenie Rdzeń Cortex-M Rodzina mikrokontrolerów XMC

Budowa infrastruktury użytkowej systemu pozycjonowania satelitarnego w województwie mazowieckim

TRX API opis funkcji interfejsu

Map Utility wer. 1.4 Instrukcja obsługi

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej. Laboratorium cyfrowej techniki pomiarowej. Ćwiczenie 4

przygtowała: Anna Stępniak, II rok DU Geoinformacji

1.1 Wprowadzenie. 1.2 Cechy produktu

Wykorzystanie serwisu ASG-EUPOS do badania i modyfikacji poprawek EGNOS na obszarze Polski

Proces ustalania pozycji i zapis trajektorii ruchu pojazdu przy użyciu zestawu pomiarowego SPAN

Serwisy czasu rzeczywistego: NAWGEO KODGIS NAWGIS

Systemy przyszłościowe. Global Navigation Satellite System Globalny System Nawigacji Satelitarnej

Globalny Nawigacyjny System Satelitarny GLONASS. dr inż. Paweł Zalewski

Definicja i funkcje Systemów Informacji Geograficznej

Mapy papierowe a odbiornik GPS

ZAŁOŻENIA I STAN AKTUALNY REALIZACJI

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

Dwa podstawowe układy współrzędnych: prostokątny i sferyczny

Opracowanie narzędzi informatycznych dla przetwarzania danych stanowiących bazę wyjściową dla tworzenia map akustycznych

Algorytm SiRF dekoder i jego wykorzystanie w systemie ASG-EUPOS

Garmin Custom Maps / Mapy Użytkownika

Ewidencja oznakowania w oparciu o system wideorejestracji.

KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN. Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z elementów analizy obrazów

KOŁO NAUKOWE GEODETÓW Dahlta

Pracownia Transmisji Danych, Instytut Fizyki UMK, Toruń. Instrukcja do ćwiczenia nr 10. Transmisja szeregowa sieciami energetycznymi

SYSTEM MONITOROWANIA DECYZYJNEGO STANU OBIEKTÓW TECHNICZNYCH

Precyzyjne pozycjonowanie w oparciu o GNSS

INSTRUKCJA OBSŁUGI SUPLEMENT


EKOSYSTEMY LĄDOWE WBNZ - 700

1. Wstęp. 2. Budowa i zasada działania Łukasz Kowalewski

Komputerowe systemy pomiarowe. Dr Zbigniew Kozioł - wykład Mgr Mariusz Woźny - laboratorium

Transkrypt:

Maciej Krzanowski, Mateusz Mrozowski, Mateusz Oszajca V rok Koło Techniki Cyfrowej dr inż. Wojciech Mysiński opiekun naukowy GPS module based on Google Maps and LabView environment Rejestrator GPS wykorzystujący Google Maps i środowisko LabView Keywords: GPS technology, GPS receiver, positioning system, STM32F103 microcontroller Słowa kluczowe: technologia GPS, odbiornik GPS, system pozycjonowania, mikrokontroler STM32F103 In this article a new way of GPS position measurment was described. Discussed method includes using Navstar Superstar II receiver, STM32F103 microcontroller, LabView software and application Google Maps. Microcontroller is used for data acquisition delivered from GPS receiver. LabView was applied to generate HTML file with track and location information. Google Maps allows user to generate accurate and efficient maps with actual position of GPS receiver. 1. Technologia GPS W ostatnich latach technologia GPS (akronim od Global Positioning System) staje się jednym z najbardiziej popularnych i sktuecznych systemów pozycjonowania i lokalizacji. Dość powiedzieć, że na chwilę obecną odbiornik sygnału GPS znajduje się w niemal każdym nowoczesnym modelu telefonu komórkowego. System ten, jak wiele innych, użytecznych w życiu codziennym technologii, zawdzięczany jest armii Stanów Zjednoczonych. W połowie lat osiemdziesiątych specjalnie powołany zespół naukowców, wspomagany ogromnymi wojskowymi funduszami, zaprojektował i wprowadził w życie sieć 27 satelitów okołoziemskich, tworząc tym samym zaawansowany system nawigacji. Początkowo służył on głównie do określania pozycji i naprowadzania rakiet na cele militarne. Niedługo potem satelity zostały udostępnione również do użytku cywilnego. Ogólna zasada działania systemu pozycjonowania obiektów za pomocą okołoziemskich satelitów polega na pomiarze ich odległości od rozważanego odbiornika GPS. Metoda ta opiera się zasadniczo na pomiarze czasu potrzebnego sygnałowi radiowemu wysłanemu przez jednego z satelitów na dotarcie do wspomnianego odbiornika. Niemniej jednak, aby móc dokładnie określić pozycję odbiornika potrzebny jest pomiar w odniesieniu do większej ilości satelitów. Problem ten obrazuje rysunek 1.

Rys. 1. Idea wyznaczania pozycji przez system GPS Jeśli odbiornik ustala pozycję w odniesieiu do jednej tylko satelity, jego użytkownik może stwierdzić, że znajduje się w jednym z wielu miejsc na świecie, których odległość od satelity jest taka, jak zmierzono. Ustalanie pozycji w odniesieniu do kolejnych satelitów zawęrza obszar poszukiwań. Przyjęto, że do oszacowania relatywnie dokładnej pozycji obiektu potrzeba pomiaru w stosunku do conajmniej czterech satelitów (trzy z nich określają położenie w przestrzeni, natomiast czwarta - wysokość, na której położony jest obiekt). Aczkolwiek biorąc pod uwagę wszlekie niedoskonałości odbiorników GPS (za przykład podając choćby dużo mniej dokładny pomiar czasu w stosunku do zegarów stosowanych w satelitach) im większa liczba satelitów odniesienia tym lepiej. Omówiona zasada działania, z różnymi usprawnieniami czy modyfikacjami, jest stosowana zasadniczo w większości urządzeń dostępnych na rynku. W niniejszej pracy dokononano udanej próby stworzenia rejestratora GPS, który z wymaganą precyzją będzie dokonywał lokalizacji obiektów. Do wyświetlania informacji o pozyzji w przestrzeni posłuży darmowa aplikacja Google Maps. 2. Skonstruowany rejestrator 2.1. Wykorzystane komponenty Do stworzenia rejestratora wykorzystano dwa podstawowe układy. Mowa o zestawie ewaluacyjnym firmy Propox wyposażonym w mikrokontroler STM32F103 (rysunek 2) oraz o module odbironika sygnału GPS - w niniejszej pracy wykorzystano urządzenie Navstar Superstar II (rysunek 3). Zastosowanie drugiego z wspomnianych modułów jest oczywiste - będzie on służył do pomiaru i przetwarzania sygnałów pochodzących z satelitów okołoziemskich. Z kolei praca mikrokontrolera STM32F103 będzie polegała na akwizycji danych z modułu GPS i komunikacji z komputerem wyposażonym w środowisko LabView. Oprogramowanie firmy National Instrumensts jest potężnym narzędziem, o bardzo wielu - często nietypowych - zastosowaniach. Jednym z nich jest na przykład funkcja, którą LabView spełniało w naszej pracy. Więcej na ten temat napisano w rozdziale 4. Cały system stworzony na potrzeby niniejszego opracowania został przedstawiony na rysunku poniżej.

Rys. 2. Zasada działania rejestratora 2.2. Zasada działania Odbiornik Navstar Superstar II jest urządzeniem, którego zadaniem jest dokonywanie pomiaru z satelitów przesyłających sygnał GPS. Moduł komunikuje się z mikrokontrolerem w celu przesłania swoich danych do dalszej obróbki. Transmisja ta ma charakter szeregowy i została opracowana na bazie ramki komunikacyjnej odbiornika. Jej opis znajduje się w tabeli 1. Opis ramki komunikacyjnej według standardu NMEA Nazwa elementu Przykładowe dane Opis Identyfikator $GPGGA T a b e l a 1 Określa ramkę danych zawierających informacje o położeniu Czas 170834 17:08:34 UTC Szerokość 4124.8963, N 41d 24.8963' N or 41d 24' 54" N Długość 08151.6838, W 81d 51.6838' W or 81d 51' 41" W Dane: - 0 = Nieprawidłowe - 1 = GPS - 2 = DGPS Horizontal Dilution of Precision (HDOP) 1 Dane pochodzą z GPS Ilość satelitów 05 5 Satelitów w zasięgu widzenia 1.5 Względna dokładność pozycji horyzontalnej

Wysokość 280.2, M 280.2 m n.p.m. Wysokość geoidy powyżej elipsoidy generowanej przez WGS-84-34.0, M -34.0 m Czas od ostatniej poprawki DGPS blank Nie było poprawek Stacja odniesienia systemu DGPS blank Nie ma id stacji Suma kontrolna *75 3. Oprogramowanie systemu 3.1. Program dla mikrokontrolera Program mikrokontrolera został napisany w języku C w środowisku Keil uvision4. Dane w odstępach jednosekundowych z odbiornika GPS przesyłane są po interfejsie szeregowym. Następnie poddawane są obróbce. Po uruchomieniu układu mikrokontroler czeka, aż odbiornik wykryje aktualną pozycję. Z całej odbieranej ramki danych wykorzystywane są tylko informacje z aktualną szerokości i długością geograficzną. W sumie 19 bajtów, co pozwala zapisać do dostępnej pamięci około 122 godzin ciągłych pomiarów. Fragment kodu programu odpowiedzialny za tą część został zamieszczony poniżej. while(1){ while((temp[0]=getch())!='$'); for(i=0;i<5;i++) temp[i]=getch(); if(strncmp(temp,"gpgaa",5)) {for(i=0;i<2;i++) temp[i]=getch(); if (!strncmp(temp,",,",2)) {} else{ for(i=0;i<9;i++) temp[0]=getch(); for(i=0;i<9;i++) Tx_Buffer[i]=getch(); for(i=0;i<3;i++) temp[0]=getch(); for(i=9;i<19;i++); Tx_Buffer[i]=getch(); sflash_writebuffer(tx_buffer,flash _WriteAddress+ind*19,19); ind++; }} 3.2. Program w LabView Dane zapisane w zewnętrznej pamięci mikrokontrolera mogą zostać przesłane również za pomocą interfejsu szeregowego do programu LabView. Odpowiednio przygotowana aplikacja odczytuje dane podczas startu urządzenia i odpowiednio je konwertuje. Na końcu generowana jest mapa zawierająca zapisane współrzędne. Plik HTML został utworzony przy użyciu Google Maps API, pozwala ono w łatwy sposób generować mapy. Korzystanie z tak przygotowanych map wymaga połączenia z internetem. Fragment kodu generowanego z przykładowymi danymi został przedstawiony poniżej.

function initialize() { <!--punkt startowy--> var start = new google.maps.latlng(50.087475,19.964237); <!--ustawienia trybu wyœwietlania mapy--> var myoptions = { zoom: 18, center: start, maptypeid: google.maps.maptypeid.roadmap}; var map = new google.maps.map(document.getelementbyid("map_canvas"), myoptions); <!--wstawienie znacznika w punkcie startowym--> var marker = new google.maps.marker({position: start, map: map, title:"start"}); <!-- wspolrzedne zawierajace zapisana trase--> var trasa_wsp = [new google.maps.latlng(50.087793,19.963643), new google.maps.latlng(50.087475,19.964237), new google.maps.latlng(50.083547,19.965612), new google.maps.latlng(50.082379,19.965479), new google.maps.latlng(50.081657,19.962317)]; <!--ustawienia wyswietlania trasy --> var trasa = new google.maps.polyline({ path: trasa_wsp, strokecolor: "#FF0000", strokeopacity: 1.0, strokeweight: 2}); trasa.setmap(map); } 4. Wykonane pomiary Poniżej przedstawiono wyniki działania aplikacji. Zdjęcie prezentuje sposób wyznaczania trasy "z punktu do punktu" na mapie Google Maps, co może być przydatne w planowaniu podróży i stanowić dość interesującą alternatywę dla tradycyjnych modułów GPS. Rys. 3. Zarejestrowana przez urządzenie trasa

5. Podsumowanie Celem opisanego projektu było stworzenie interesującego rozwiązania do pomiaru i lokalizacji pozycji. Oprócz standardowych elementów stosowanych w podobnych aplikacjach (wymienić tu należy przede wszystkim odbiornik GPS Superstar II) zastosowano narzędzia dość nietypowe, takie jak środowisko LabView. Niemniej jednak wynikowy system okazuje się posiadać spore możliwości i perspektywy ewentualnego rozwoju. Wykorzystanie bardzo dokładnych i elastycznych w użytkowaniu map z aplikacji Google Maps powoduje, że skonstruowany rejestrator może być bardzo użyteczny w takich zastosowaniach jak rejestrowanie i planowanie trasy, nawigacja do określonego punktu czy proste pomiary geodezyjne (na przykład wyznaczanie powierzchni terenu). L i t e r a t u r a [1] N a r k i e w i c z J., GPS i inne satelitarne systemy nawigacyjne, Wyd. Komunikacji i Łączności, Warszawa 2007. [2] P a p r o c k i K., Mikrokontrolery STM32 w praktyce, Wyd. BTC, Legionowo 2009. [3] http://code.google.com/intl/pl-pl/apis/maps/documentation/javascript/ [4] http://gpsd.googlecode.com/files/_superstar2.pdf