Ha completado su nuevo proyecto, y ahora su creación vive y se mueve alrededor del mundo. Y solo queda un problema: necesita conocer su ubicación con bastante precisión. ¡Afortunadamente, tenemos sistemas de posicionamiento por satélite! Con la ayuda de un módulo listo para usar, puede obtener todos los datos de ubicación que solo necesita. Pero, ¿cómo aborda esta pregunta y qué componentes son los mejores para su proyecto? Lea este material.
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Trabajar con GPS puede ser un poco abrumador, pero gracias a los esfuerzos de la industria y los entusiastas individuales, la tarea es sorprendentemente fácil hoy. La mayoría de los módulos del mercado funcionarán de la misma manera. La mayoría de las veces transmiten datos a través de una interfaz serie estándar, generalmente a 9600 baudios; también hay interfaces I2C y SPI. Los mensajes en sí también están estandarizados: se emiten en formato NMEA-0183. Si desea procesar los datos usted mismo, el estándar está lleno de documentación. Sin embargo, si tiene prisa, para muchas plataformas con un microcontrolador, puede encontrar código listo para usar que lo hace todo por usted. Proyectos como NeoGPS, Adafruit GPS y minmea tomarán flujos de datos en serie y proporcionarán todos los datos geográficos que necesita. Entonces, ¿el GPS es solo GPS?
Dependiendo de la aplicación, es posible que necesite cosas diferentes de su módulo GPS. Las plataformas que se mueven a altas velocidades que dependen del GPS para el piloto automático funcionarán mejor con altas frecuencias de actualización. Los rastreadores pasivos están bastante satisfechos con las actualizaciones no más de una vez por segundo. Los requisitos de precisión también son diferentes: algunas aplicaciones requieren una resolución en centímetros. También hay funciones especiales que ayudan en situaciones límite, como calcular la ubicación en función de la distancia recorrida (ajuste de cuentas) o receptores capaces de trabajar con varios sistemas de navegación simultáneamente (GPS, GLONASS , Beidouetc.). Una comprensión clara de los requisitos y el presupuesto de los instrumentos es clave para elegir el equipo adecuado.
¡Solo necesito saber dónde está!
Si necesita una precisión del orden de varios metros y una actualización poco frecuente de la ubicación, el módulo GPS más simple es para usted. Pueden costar menos de $ 20 y pueden ofrecer frecuencias de actualización de 1 a 5 Hz y algunas características adicionales. Para muchos proyectos, esto será suficiente para determinar la ubicación de una persona, robot o vehículo. Además, los pilotos automáticos más simples pueden funcionar con esta frecuencia. Estos módulos suelen consumir menos de 50 mA y se comunican a través de un puerto serie.
Este grupo incluye dispositivos basados en el GP-20U7 , así como el uBlox NEO-6M obsoleto . Es una forma fácil y barata de crear su primer proyecto de GPS a un precio asequible.
¡Necesito una señal constante!
Si no puede perder la señal de ninguna manera, o si está tratando de determinar una ubicación en una zona urbana concurrida, vale la pena adquirir un módulo que pueda funcionar en tales condiciones. En estos casos, un conector de antena externa puede ayudar, permitiéndole conectar una antena más grande. Es importante tener en cuenta que los encabezados de placa U.FL comunes están diseñados para un número limitado de conexiones y son fáciles de romper, así que considere comprar un adaptador U.FL a SMA . Hay todo tipo de antenas, pero la mayoría será mejor que la placa de cerámica pequeña estándar que viene con muchos módulos.
Una antena de alta calidad con una tierra separada puede mejorar significativamente la calidad de recepción
El posicionamiento preciso requiere obtener una buena señal de varios satélites, por lo que cuantas más opciones, más fácil será lograrlo. Los módulos capaces de reconocer varios sistemas de navegación tendrán más probabilidades de ver muchos satélites. Tenemos Beidou chino, Galileo europeo , GLONASS ruso, y si toma un módulo que pueda recibir señales adicionales, tendrá una gran ventaja cuando trabaje en una parte edificada de la ciudad con una vista limitada del cielo.
Pero a veces, a pesar de todo, puede encontrarse en una situación en la que no se ve ni un solo satélite. Es imposible captar una señal en algún túnel. Entonces, los módulos que le permiten realizar la navegación a estima pueden resultar útiles. Cuando la señal desaparece, el módulo usa el sistema inercial incorporado para actualizar la ubicación hasta que capta la señal nuevamente. Esto puede resultar muy útil en aplicaciones como la creación de una ruta y el seguimiento de giros.
Todas estas características aumentan la probabilidad de un posicionamiento exitoso, pero también cuestan dinero. Los módulos XA1110 y ublox NEO-M8U cuestan entre $ 50 y $ 100. Pero por esa cantidad de dinero, a menudo ofrecen interfaces adicionales como USB-serial e I2C, así como una alta frecuencia de actualización.
¡Necesito actualizaciones rápidas!
Si está recogiendo algo que se mueve a alta velocidad, es posible que 5 Hz no le parezcan suficientes. Los módulos tienen actualizaciones más frecuentes de 10 Hz a 25 Hz, por lo que su proyecto de rápido movimiento puede navegar mejor en el espacio. Por supuesto, si está construyendo un misil de crucero, es poco probable que compre en Sparkfun; de lo contrario, ¡diviértase! Estos dispositivos generalmente se comunican a altas velocidades en serie o I2C para actualizar su ubicación con más frecuencia.
Los módulos con estas capacidades siguen siendo relativamente económicos, entre 20 y 100 dólares. Para sus proyectos de alta velocidad, busque módulos como SAM-M9N o BN-880Q .
¡Necesito precisión centimétrica!
En algunos casos, la precisión es lo primero. Si está conduciendo una cosechadora y no quiere que golpee la cerca, la precisión del medidor no le conviene. En este caso, lo mejor es utilizar receptores con tecnología de cinemática en tiempo real (RTK). Combinan la señal de satélite recibida con los datos de corrección local recibidos de una estación base, idealmente dentro de los 10 km de su ubicación.
RTK funciona agregando datos de corrección local recibidos desde la estación base
Estos datos pueden llegar a través de Internet o radio LoRa, y permitir que el módulo dé la ubicación al centímetro más cercano, en condiciones ideales. Algunos operadores brindan acceso público a sus estaciones, sin embargo, es posible comprar su propio equipo y elevar la estación para uso personal. Muchos módulos de gama alta pueden actuar como una estación base para otros módulos que trabajan cerca.
La precisión tiene el precio de la complejidad y el dinero. Los módulos GPS habilitados para RTK ya se venden por $ 200- $ 300 cada uno. Entre ellos, NEO-M8P y ZED-F9P... También debe comprar una estación base si no hay una estación pública en su área. Los datos deberán ingresarse en el módulo, ya sea a través de Internet o por radio. ¡No olvide considerar estos requisitos al desarrollar!
Conclusión
Tenemos la suerte de tener acceso a una amplia gama de módulos GPS para el mercado del bricolaje, con una amplia gama de capacidades y costos. Los módulos de alta velocidad antes costaban miles de dólares y se vendían solo a fabricantes industriales, pero ahora se pueden comprar en las tiendas por mucho menos. Utilice los requisitos de su proyecto como guía y diseñe su proyecto basado en la ubicación.