Comment choisir le bon module de positionnement par satellite pour votre projet





Vous avez terminé votre nouveau projet, et maintenant votre imagination vit et se déplace à travers le monde. Et il ne reste qu'un seul problème: vous devez connaître son emplacement avec une assez bonne précision. Heureusement, nous avons des systèmes de positionnement par satellite! Avec l'aide d'un module prêt à l'emploi, vous pouvez obtenir toutes les données de localisation dont vous avez juste besoin. Mais comment abordez-vous cette question et quels composants conviennent le mieux à votre projet? Lisez ce matériel.



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Travailler avec le GPS peut être un peu intimidant, mais grâce aux efforts de l'industrie et des passionnés individuels, la tâche est étonnamment facile aujourd'hui. La plupart des modules du marché fonctionneront de la même manière. Le plus souvent, ils transmettent des données via une interface série standard, généralement à 9600 bauds; il existe également des interfaces I2C et SPI. Les messages eux-mêmes sont également standardisés - ils sont émis au format NMEA-0183. Si vous souhaitez traiter les données vous-même, la norme regorge de documentation. Cependant, si vous êtes pressé, pour de nombreuses plateformes avec un microcontrôleur, vous pouvez trouver du code prêt à l'emploi qui fera tout pour vous. Des projets tels que NeoGPS, Adafruit GPS et minmea prendront en charge des flux de données en série et fourniront toutes les données géographiques dont vous avez besoin. Le GPS est-il donc juste un GPS?







Selon l'application, vous pouvez avoir besoin de différents éléments de votre module GPS. Les plates-formes se déplaçant à des vitesses élevées qui dépendent du GPS pour le pilote automatique fonctionneront mieux avec des taux de rafraîchissement élevés. Les trackers passifs sont assez satisfaits des mises à jour pas plus d'une fois par seconde. Les exigences de précision sont également différentes - certaines applications nécessitent une résolution centimétrique. Il existe également des capacités spéciales qui aident dans les situations limites, comme le calcul de l'emplacement en fonction de la distance parcourue (calcul) ou des récepteurs capables de travailler avec plusieurs systèmes de navigation simultanément (GPS, GLONASS , Beidouetc.). Une compréhension claire des exigences et du budget des instruments est essentielle pour choisir le bon équipement.



J'ai juste besoin de savoir où il est!



Si vous avez besoin d'une précision de l'ordre de plusieurs mètres et d'une mise à jour peu fréquente de la localisation, le module GPS le plus simple est fait pour vous. Ils peuvent coûter moins de 20 $ et peuvent offrir des taux de rafraîchissement de 1 à 5 Hz et quelques fonctionnalités supplémentaires. Pour de nombreux projets, cela suffira à déterminer l'emplacement d'une personne, d'un robot ou d'un véhicule. De plus, les pilotes automatiques les plus simples peuvent fonctionner avec cette fréquence. Ces modules consomment généralement moins de 50 mA et communiquent via un port série.



Ce groupe comprend des appareils basés sur le GP-20U7 , ainsi que le uBlox NEO-6M obsolète . C'est un moyen simple et bon marché de construire votre premier projet GPS à un prix abordable.



J'ai besoin d'un signal constant!



Si vous ne pouvez en aucun cas perdre le signal ou si vous essayez de déterminer un emplacement dans une zone urbaine animée, il vaut la peine de vous procurer un module capable de fonctionner dans de telles conditions. Dans ces cas, un connecteur d'antenne externe peut vous aider, vous permettant de connecter une antenne plus grande. Il est important de noter que les en-têtes de carte U.FL courants sont conçus pour un nombre limité de connexions et sont faciles à rompre, alors pensez à acheter un adaptateur U.FL vers SMA . Il existe toutes sortes d'antennes, mais la plupart seront meilleures que la petite plaque en céramique standard fournie avec de nombreux modules.





Une antenne de haute qualité avec une masse séparée peut améliorer considérablement la qualité de réception



Un positionnement précis nécessite d'obtenir un bon signal de plusieurs satellites - donc plus il y a de choix, plus c'est facile à réaliser. Les modules capables de reconnaître divers systèmes de navigation seront plus susceptibles de voir un grand nombre de satellites. Nous avons le Beidou chinois, le Galileo européen , le GLONASS russe - et si vous prenez un module capable de recevoir des signaux supplémentaires, il aura un énorme avantage lorsque vous travaillez dans une partie bâtie de la ville avec une vue limitée du ciel.



Mais parfois, malgré tout, vous pouvez vous retrouver dans une situation où aucun satellite n'est visible. Il est impossible de capter un signal dans un tunnel. Ensuite, les modules qui vous permettent d'effectuer des calculs à l'estime peuvent être utiles. Lorsque le signal disparaît, le module utilise le système inertiel intégré pour mettre à jour l'emplacement jusqu'à ce qu'il capte à nouveau le signal. Cela peut être très utile dans des applications telles que la construction d'un itinéraire et le suivi des virages.



Toutes ces fonctionnalités augmentent les chances de succès du positionnement, mais elles coûtent également de l'argent. Les modules XA1110 et ublox NEO-M8U coûtent de 50 $ à 100 $. Mais pour ce genre d'argent, ils offrent souvent des interfaces supplémentaires telles que USB-série et I2C, ainsi qu'un taux de rafraîchissement élevé.



J'ai besoin de mises à jour rapides!



Si vous collectez quelque chose qui bouge à grande vitesse, 5 Hz peut ne pas vous sembler suffisant. Les modules ont des mises à jour plus fréquentes de 10 Hz à 25 Hz, de sorte que votre projet rapide peut mieux naviguer dans l'espace. Bien sûr, si vous construisez un missile de croisière, il est peu probable que vous achetiez chez Sparkfun - sinon, amusez-vous! Ces appareils communiquent généralement à des vitesses élevées via série ou I2C afin de mettre à jour leur emplacement plus fréquemment.







Les modules dotés de telles capacités sont encore relativement peu coûteux, de 20 $ à 100 $. Pour vos projets à grande vitesse, recherchez des modules comme SAM-M9N ou BN-880Q .



J'ai besoin d'une précision centimétrique!



Dans certains cas, la précision passe avant tout. Si vous conduisez une moissonneuse-batteuse et que vous ne voulez pas qu'elle enfonce la clôture, la précision du compteur ne vous conviendra pas. Dans ce cas, il est préférable d'utiliser des récepteurs dotés de la technologie Real Time Kinematics (RTK). Ils combinent le signal satellite reçu avec les données de correction locales d'une station de base, idéalement à moins de 10 km de leur emplacement.





RTK fonctionne en ajoutant des données de correction locales reçues de la station de base



Ces données peuvent provenir d'Internet ou de la radio LoRa, et permettre au module de donner la localisation au centimètre près, dans des conditions idéales. Certains opérateurs offrent un accès public à leurs stations, mais il est possible d'acheter votre propre équipement et d'élever la station pour un usage personnel. De nombreux modules haut de gamme peuvent servir de station de base pour d'autres modules travaillant à proximité.



La précision vient au prix de la complexité et de l'argent. Les modules GPS avec support RTK coûtent déjà moins de 200 $ à 300 $ chacun. Parmi eux - NEO-M8P et ZED-F9P... Vous devez également acheter une borne d'accès s'il n'y en a pas dans votre région. Les données devront être saisies dans le module - soit via Internet, soit par radio. N'oubliez pas de tenir compte de ces exigences lors du développement!



Conclusion



Nous avons la chance d'avoir accès à une large gamme de modules GPS pour le marché du bricolage, avec un large éventail de capacités et de coûts. Les modules haute vitesse coûtaient autrefois des milliers de dollars et n'étaient vendus qu'aux fabricants industriels, mais ils peuvent maintenant être achetés dans les magasins pour beaucoup moins cher. Utilisez les exigences de votre projet comme guide et concevez votre projet basé sur l'emplacement.



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