GPS навигация на микроконтроллерах

[Doob 2 749]

GPS это куча оборудования, трата энергии и времени, но иногда может понадобится там, где нет встроенного акселерометра, как у робота.

Попробуем разобраться, как настроить и построить сеть спутников, по которым можно вычислить свои координаты.

Где-то была готовая программа, но я ее не нашел, поэтому восстановил основной функционал, по примеру КомпутерКрафта.

 

Для начала нужен компьютер с установленной OpenOS.
Скачиваем для него программатор хостов: pastebin get ZD8GysNP /bin/fgps.lua
Эта программа позволяет устанавливать прошивку для спутников-микроконтроллеров, которые будут рассылать свои координаты по запросу.
Далее, соберем несколько микроконтроллеров с беспроводными картами, при необходимости обеспечим их энергией.

 

Теперь надо установить прошивку для первой партии:

• узнаем координаты, где будет стоять очередной хост
• вставляем EEPROM в компьютер
• запускаем программатор, с указанием координат через пробел (например: fgps 1652 64 -152)

 

 

 

 

 

Прошитые карточки вставляем в микроконтроллеры (в сетке крафта) и расставляем в соответствии с координатами, указанными при прошивке.

 

 

 

Самое главное - не перепутать координаты. Если навести курсор на микроконтроллер и зажать LSHIFT, то будет виден лейбл биоса, который является подсказкой для его позиции.

 

Когда первая партия размещена и активированна, остальные хосты можно прошивать без указания координат - они определят позицию сразу при включении (если они будут в радиусе действия четырех рабочих хостов)
Но лучше, конечно, чтобы каждый хост знал свои точные координаты. Ибо в случае небольшой ошибки в начале постройки, по мере расширения сети, погрешность будет увеличиваться, т. к. поправка будет производится по неверно вычисленным координатам хостов.

 

Теперь проверим работу системы в деле.
Возьмем, например, планшет с беспроводным модемом.
Скачаем библиотеку GPS: pastebin get Dja9ZceV /lib/gps.lua
Запустим консоль Lua.
Загрузим библиотеку: local gps = require('gps')

И попробуем получить координаты: gps.locate(true) (параметр DEBUG передаваемый в функцию работает как и в ComputerCraft - выводит все вспомогательные сообщения)

 

 

 

Каждый хост, при старте устанавливает wake-up сообщение и включается только чтобы ответить на запрос координат. Такой подход экономит огромное количество энергии и позволяет добиться полной автономности хостов - встроенной солнечной панели вполне хватает для работы.
Для стабильной работы надо будет добавить data-карту и реализовать протокол управления спутниками по прошитому открытому ключу, чтобы удобно было прошивать новые координаты при перемещении хоста на новое место.

Изменено 18 мая, 2017 пользователем Doob

[Doob Автор темы 2 749]

Немного переработал, починил один баг с микроконтроллерами (оказывается, у них по wake-up надо грузить прокси через assert, сильное колдунство)

Добавил поддержку debug-card.

Записал видосик с примером настройки.

Скрытый текст

 

 

wget https://raw.githubusercontent.com/DOOBW/OC-GPS/master/usr/bin/gps.lua /bin/gps.lua && wget https://raw.githubusercontent.com/DOOBW/OC-GPS/master/usr/lib/gps.lua /lib/gps.lua

[hohserg 197]

Стоит отметить, что в новых версиях появилась беспроводная карта 1 уровня. Т.е. можно по идее юзать корпус микроконтроллера 1 уровня. Но у этой карты есть ограничение на количество открытых портов = 1 по умолчанию. Для работы GPS этого будет достаточно?

[hohserg 197]

Затестил GPS, с карточкой 2 лвл. Результаты неутешительные: погрешности в пределах +-1 блок, пробовал ставить 3-10 спутников в разных позициях вокруг тестовой области

[Doob Автор темы 2 749]

Может есть погрешность при установке координат спутников? Спутники слишком близко стоят?

А вообще, при трех спутниках можно получить позицию с вероятностью 50%. В этом алгоритме, для компенсации выдергивается еще один спутник, так что получается 25%. А если координаты спутников немного сбились, то вообще ничего не получается.

 

По четырем спутникам можно получить позицию 100%, но эта штука не особо популярная, я просто портировал код с ComputerCraft.

[hohserg 197]

В 05.10.2019 в 06:37, Doob сказал:

Спутники слишком близко стоят?

Примерно в пределах куба 20*20*20, пробовал ставить дальше - дебаг показывает, что планшет достучался только до двух. Как будто используется недостаточная сила сигнала отправки. 

Расставлял спутники примерно, как на твоем видео - один на земле, другие два на столбах