GPS-Modul:Ein ultimativer Leitfaden für Anfänger

GPS-Modul

Beinhaltet Ihr Projekt präzise und genaue Standortdaten und Sie wissen nicht, wo Sie anfangen sollen? Es wäre hilfreich, wenn Sie ein GPS-Modul hätten.

Mit einem einfachen GPS-Modul erhalten Sie alle Standortdaten, die Sie für Ihr Projekt benötigen.

Obwohl die Arbeit mit GPS schwierig sein kann, ist sie dank der Bemühungen mehrerer Einzelpersonen und Branchen einfacher als kompliziert.

Sie könnten auch verwirrt sein, welche GPS-Module für Ihre Anwendung am besten geeignet sind, oder die richtigen Teile beschaffen.

In diesem Artikel sehen Sie Lösungen für Ihre GPS-bezogenen Probleme und erfahren alles, was Sie über die GPS-Schaltung wissen müssen.

Was ist ein GPS-Modul?

GPS

Wenn es um Standortdaten geht, fällt einem als erstes GPS ein. Aber was genau ist ein GPS?

Das Global Positioning System (GPS) ist ein Funknavigationssystem, das den Standort, die Geschwindigkeit und die Zeit unabhängig von den Wetterbedingungen präzise und genau bestimmt. Außerdem funktioniert GPS an Land, in der Luft und auf See.

GPS-Module sind Geräte, die es Ihren Geräten oder Schaltkreisen ermöglichen, GPS-Daten zu empfangen. Aber wenn GPS-Module nicht verfügbar sind, können Sie Mikrocontroller als Alternative mit einem einfachen Code verwenden.

Heutzutage sind GPS-Einstellungen Standard auf Telefonen, Computern und anderen intelligenten Geräten, mit denen Sie Ihren Standort teilen oder den Standort eines anderen Objekts oder einer anderen Person verfolgen können. Außerdem bietet Ihnen GPS Zugriff auf Echtzeitkarten und Navigationssysteme.

Wie funktioniert GPS?

GPS-Satellit

Die GPS-Satelliten und GPS-Empfänger sind die beiden Hauptkomponenten, die die GPS-Funktion ermöglichen. Außerdem hat das Gerät immer vier aktive Satelliten im Sendebereich des Empfängers.

Jeder GPS-Satellit sendet Daten über seine aktuelle Zeit und seinen Standort an den Empfänger. Dann überträgt der Satellit diese Daten in Funksignale, die der GPS-Empfänger abfängt.

Interessanterweise breiten sich diese Funksignale mit Lichtgeschwindigkeit aus, was die Übertragung schnell genug für Echtzeit-Datenanwendungen macht. Außerdem können Sie die Entfernung zwischen einem Satelliten und einem GPS-Empfänger berechnen, indem Sie den Unterschied zwischen dem Zeitpunkt notieren, an dem der Satellit das Signal gesendet hat, und dem Zeitpunkt, an dem der Empfänger es abgefangen hat.

Wenn der Empfänger diese Signale von mehr als drei Satelliten sammelt, bestimmt er seinen Standort über den Trilaterationsprozess. Ein GPS-Empfänger benötigt jedoch mindestens drei GPS-Satelliten, um Standortdaten zu liefern.

GPS-Empfänger

Interessanterweise funktionieren die meisten GPS-Module auf die gleiche Weise. Sie verwenden eine standardmäßige serielle Schnittstelle für die Kommunikation mit den Optionen von SPI- und I2C-Kommunikationsschnittstellen.

Darüber hinaus hat das Format für Nachrichten auch seine Standards. GPS-Module geben Daten normalerweise im NMEA-0183-Formular aus.

GPS-Modul 2

Alternativ können Sie Codes für Mikrocontroller-Plattformen verwenden, die Ihr Board in ein funktionierendes GPS-Modul verwandeln. Einige dieser Projekte umfassen Adafruit GPS, Minima und NeoGPS. Projekte wie diese verwenden einen seriellen Datenstrom, um alle gewünschten Standortdaten bereitzustellen.

GPS-Module mit Arduino und Raspberry Pi

Für dieses Projekt verwenden wir das GPS-Modul NEP-6M. Dieses Modul wird mit einer externen Antenne geliefert, verfügt jedoch nicht über Header-Pins. Daher müssen Sie Header-Pins an Ihr Modul löten, wenn Sie sie verwenden müssen.

Das NEP-6M-Modul funktioniert sowohl mit Arduino- als auch mit Raspberry Pi-Mikrocontroller-Boards. Dazu benötigen Sie die folgenden Komponenten:

• Arduino-Kit
• Überbrückungsdrähte
• NEO-6M GPS-Modul

GPS-Modul mit Arduino verkabeln

Das NEO-6M GPS-Modul hat vier Pins:RX, GND, VCC und T.

Die serielle Kommunikation ist die primäre Kommunikationsmethode mit dem Arduino. Außerdem dienen TX und RX als serielle Pins.

So verdrahten Sie das Arduino mit Ihrem GPS-Modul:

• Verbinden Sie den GND-Pin des GPS-Moduls mit dem GND-Pin des Arduino
• Als nächstes verbinden Sie den RX-Pin des Moduls mit dem Arduino-Pin 3
• Verbinden Sie dann den TX-Pin mit Pin 4 des Arduino.
• Schließlich verbinden Sie den VCC-Pin mit dem 5V-Pin des Arduino.

Code

Nachdem Sie Ihr Modul mit Arduino verbunden haben, laden Sie den folgenden Code auf Ihr Arduino UNO hoch:

Arduino-Code

Wenn Sie schon dabei sind, stellen Sie sicher, dass Sie den Code entsprechend den Funktionen Ihres GPS-Moduls bearbeiten.

GPS-Modul mit Raspberry Pi

Sie können das U-Blox NEO-M8N GPS-Modul mit einem Raspberry Pi verwenden, um Standortdaten zu erhalten. Aber Sie brauchen etwas Erfahrung mit Python, bevor Sie Raspbian OS installieren. Außerdem benötigen Sie einen Python-Code, um das Pi-Board mit dem GPS-Modul zu verbinden.

Das heißt, Folgendes benötigen Sie für dieses Projekt:

• Raspberry Pi-Board
• Netzteil (für Raspberry Pi)
• Brotbrett
• MicroSD-Karte vorzugsweise 8 GB
• Überbrückungsdrähte
• GPS-Modul (U-Blox NEO-M8N GPS-Modul)

Wie man baut

Zunächst müssen Sie die UART-Kommunikation auf Ihrem Raspberry Pi aktivieren. Verwenden Sie dann den folgenden Code, um den Vorgang zu starten: 

• Fügen Sie als Nächstes die folgenden Zeilen am Ende der Datei hinzu:

• Klicken Sie dann zum Verlassen der Datei auf „Strg+x“, oder speichern Sie sie, indem Sie auf „y“ und „Enter“ klicken.

Hinweis:UART ist eine serielle Konsole für das Raspian OS. Daher können Sie diese Funktion deaktivieren. Auch,

Sie können Änderungen an der Datei „/boot/cmdline.txt“ vornehmen. Aber bevor Sie irgendetwas ändern, erstellen Sie ein Backup mit dem folgenden Code:

• Stellen Sie als Nächstes die Textdatei mit den folgenden Zeilen wieder her:

• Klicken Sie dann zum Schließen der Datei auf „Strg+X“. Wenn Sie schon dabei sind, können Sie Ihre Änderungen speichern, indem Sie auf „Y“ und „Enter“ klicken.

• Verwenden Sie schließlich den folgenden Code, um den Pi neu zu starten und Ihre Änderungen anzuzeigen:

Verwenden Sie die LED des GPS-Moduls, um zu überprüfen, ob es funktioniert. Wenn die LED (gelb) blinkt, funktioniert das GPS-Modul. Sie können also mit dem Ausführen des folgenden Befehls fortfahren: 

Serieller Getty-Dienst des Raspberry Pi deaktivieren

Wenn ttyAMA0 mit Serial0 für Ihre Ausgabe funktioniert, verwenden Sie die folgenden Befehle, um es zu deaktivieren:

Wenn Sie alternativ Ihre Kreation „Serial0“ und „ttys0“ verknüpfen, verwenden Sie die folgenden Befehle, um sie zu deaktivieren:

Starten Sie dann Ihr System mit dem Befehl reboot neu.

ttys0 aktivieren

Verwenden Sie nach dem Deaktivieren von ttyAMA0 den folgenden Befehl, um Ihr ttys0 zu aktivieren:

Die „Pynmea2“- und „Minicom“-Installation

Installieren Sie das Python-Paket „minicom“, um das GPS-Modul zu verknüpfen. Danach können Sie die folgenden Daten verstehen:

Installieren Sie außerdem den pynmea2-Python-Modus, um die empfangenen NMEA-Daten auszuführen:

Testen Sie Ihren Schaltungsausgang

Testen Sie abschließend die Ausgabe Ihres GPS mit folgendem Befehl:

Die Ergebnisse sollten wie folgt aussehen:

GPS-Ergebnisse

Protokollieren Sie dann den Python-Code, damit Sie den Raspberry Pi mit dem GPS-Modul verbinden können:

Ihre endgültigen Ergebnisse sollten folgendermaßen aussehen:

GPS-Endergebnisse

So wählen Sie das richtige GPS-Modul für Ihr Projekt aus

Wie bereits erwähnt, funktionieren fast alle GPS-Module auf die gleiche Weise. Die Art des GPS-Moduls, das Sie verwenden, sollte jedoch von Ihrer Anwendung abhängen.

Möglicherweise benötigen Sie andere Dinge von Ihrem GPS-Navigationsmodul. Wenn Sie beispielsweise mit sich schnell bewegenden Plattformen arbeiten, die GPS für die Autopilotierung verwenden, benötigen Sie ein GPS-Modul mit einer schnellen Aktualisierungsrate.

Ein einfaches GPS-Modul reicht aus, wenn Sie eine Genauigkeit von wenigen Metern bei einer niedrigen Aktualisierungsrate benötigen.

Wenn Sie außerdem konstante Signale benötigen, ist ein Modul mit einer externen GPS-Antenne ideal. Aber wenn Genauigkeit alles ist, was Sie brauchen, ist die Verwendung von Modulen mit Real-Time Kinetics-Technologie die perfekte Wahl.

Schlussworte

GPS-Satellit und Empfänger

Mit GPS-Modulen können Sie Standortdaten mit Geschwindigkeitsgenauigkeit erhalten. Obwohl es keine sichtbaren Satelliten gibt, umkreisen die GPS-Satelliten die Erde, um eine konstante Genauigkeit zu gewährleisten.

Außerdem erfolgt die Datenübertragung zwischen einem GPS-Satelliten und einem Empfänger ebenfalls mit Lichtgeschwindigkeit. Es ist also schnell und zuverlässig für Ihre Projekte und Anwendungen.

Wenn Sie Fragen haben, wenden Sie sich bitte an uns. Wir helfen Ihnen gerne weiter.