Система слежения за транспортными средствами с использованием GPS и GSM | Схема и код

Мы создали систему слежения за транспортными средствами с использованием GPS и GSM на базе микроконтроллера ATmega16.

Система слежения за транспортными средствами с помощью GPS

Это более дешевое решение, чем двусторонняя система связи GPS, в которой связь осуществляется со спутниками GPS в обоих направлениях. В этом проекте используется только одно устройство GPS, а двусторонняя связь обеспечивается с помощью модема GSM. Модем GSM с SIM-картой реализует ту же технологию связи, что и обычный мобильный телефон.

Систему можно установить или установить в вашем автомобиле в скрытом или подходящем отсеке. После этой установки вы можете легко отслеживать свой автомобиль с помощью мобильного телефона, набрав номер мобильного телефона SIM-карты, подключенной к модему GSM. Вы автоматически получите местоположение автомобиля в виде SMS (короткого сообщения) на свой мобильный телефон.

Эта система позволяет отслеживать ваш автомобиль в любое время и в любом месте. Независимо от того, являетесь ли вы владельцем компании с парком из сотен транспортных средств или у вас есть дорогостоящее оборудование, и вы хотите за ним следить, эта система отслеживания может информировать вас о статусе без вашего фактического присутствия на сайте.

Ниже вы можете увидеть блок-схему системы слежения за транспортными средствами на базе GSM с использованием GPS.

Приложения и преимущества

<р>1. Вы можете легко найти украденный автомобиль с помощью мобильного телефона без каких-либо дополнительных затрат.
2. Его можно использовать для грузовиков, перевозящих ценные грузы, чтобы всегда отслеживать статус доставки и местонахождение грузовика.
3. Устройство обеспечивает безопасность транспортных средств и бесперебойное управление автопарком.
4. Вы можете легко установить его на любое транспортное средство, например автомобили, лодки и мотоциклы. SMS сообщит вам, находится ли автомобиль на месте или в движении.
5. Вы также можете использовать его, чтобы следить за своим водителем. Это снижает злоупотребление транспортными средствами и в конечном итоге приводит к значительной экономии средств для частных лиц, владельцев автопарков и т. д.

Прежде чем углубиться в детальную работу проекта, давайте обсудим некоторые основы технологий GPS и GSM.

GPS – глобальная система позиционирования

GPS — это космическая спутниковая навигационная система. Он предоставляет информацию о местоположении и времени при любых погодных условиях, в любой точке Земли или вблизи нее. GPS-приемники широко используются для навигации, позиционирования, определения времени и других исследовательских целей.

GPS состоит из спутников, вращающихся вокруг Земли. Эти спутники являются геосинхронными, их орбитальный период равен периоду вращения Земли. Поэтому они сохраняют точно такое же положение относительно земли под ними.

Все спутники GPS передают радиосигналы, которые затем улавливаются приемником GPS и используются для расчета их географического положения. Для расчета четырех измерений X, Y и Z (широта, долгота и высота) и времени может потребоваться минимум четыре спутника.

GPS-приемник преобразует полученные сигналы в положение и оценивает время и другую полезную информацию в зависимости от приложения и требований.

GPS определяет расстояние между спутником GPS и приемником GPS путем измерения времени, затраченного радиосигналом (сигналом GPS) на путь от спутника до приемника.

Для получения точной информации спутники и приемник используют очень точные часы, которые синхронизируются для генерации одного и того же кода в одно и то же время.

Если точность важна, вам нужен GPS с возможностью глобальной системы функционального дополнения (WAAS). Это спутниковая служба, предоставляющая дополнительную поправочную информацию приемнику GPS для повышения его точности.

Перед покупкой GPS-приемника полезно узнать, какие протоколы он поддерживает. Некоторые популярные протоколы для GPS-приемников:

Протоколы GPS

NMEA 0183

Протокол отраслевого стандарта является общим для морских приложений, определенных Национальной ассоциацией морской электроники (NMEA), США. NMEA обеспечивает прямую совместимость с другими устройствами с поддержкой NMEA, такими как картплоттеры и радары.

TSIP (стандартный протокол интерфейса Trimble)

Протокол двоичных пакетов, который позволяет разработчику настраивать GPS-приемник и управлять им для достижения оптимальной производительности в любом количестве приложений.

TAIP (протокол интерфейса Trimble ASCII)

Разработано специально для приложений слежения за транспортными средствами. Это двунаправленный протокол, использующий простые команды ASCII и соответствующие ответы ASCII.

GSM Модем

GSM — это стандартный набор, разработанный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) для описания технологий цифровых сотовых сетей второго поколения (2G).

Модем GSM — это специализированный тип модема, который принимает SIM-карту и работает по подписке на оператора мобильной связи, как мобильный телефон.

GSM модемы являются экономичным решением для приема SMS-сообщений, поскольку за доставку сообщения платит отправитель. Для выполнения этих задач модем GSM должен поддерживать расширенный набор AT-команд для отправки и получения SMS-сообщений, как определено в спецификациях ETSI GSM 07.05 и 3GPP TS 27.005.

Следует также отметить, что не все телефоны поддерживают этот модемный интерфейс для отправки и получения SMS-сообщений, особенно большинство смартфонов, таких как Blackberry, iPhone и мобильные устройства Windows.

Рекомендуется: полная информация о GPS и GSM

Система слежения за транспортными средствами с использованием GPS – принципиальная схема

Принципиальная схема системы слежения за автотранспортными средствами GSM и GPS показана на рисунке. Он состоит из микроконтроллера, модуля GPS, модема GSM и источника питания постоянного тока 9 В. Модуль GPS получает информацию о местоположении со спутников в виде широты и долготы.

Микроконтроллер обрабатывает эту информацию и отправляет ее модему GSM. Затем модем GSM отправляет информацию на мобильный телефон владельца.

Микроконтроллер ATmega16

Микроконтроллер ATmega16 (IC2) — это сердце проекта, которое используется для взаимодействия с различными периферийными устройствами. Это 8-битный КМОП-микроконтроллер с низким энергопотреблением, основанный на RISC-архитектуре с усовершенствованием AVR.

Микроконтроллер ATmega16 последовательно соединен с модулем GPS и модемом GSM. Модуль GPS выводит много данных, но в этом проекте микроконтроллер считывает и обрабатывает только данные NMEA. Обработанные данные отправляются на мобильный телефон пользователя через модем GSM.

Эта система слежения за транспортными средствами на основе GPS реализует протокол RS-232 для последовательной связи между микроконтроллером, GPS и модемом GSM. Микросхема последовательного драйвера MAX232 (IC3) используется для преобразования уровней напряжения RS-232 в уровни напряжения TTL.

Номер мобильного телефона пользователя должен быть включен в исходный код, написанный для микроконтроллера. Таким образом, номер мобильного телефона пользователя находится во внутренней памяти MCU.

Если вы ищете разницу между микропроцессором и микроконтроллером, вы можете прочитать ее здесь.

GPS-модуль iWave

В этом проекте мы использовали GPS-модуль iWave. GPS всегда передает данные на микроконтроллер. Передающий вывод TXD GPS подключен к микроконтроллеру через MAX232. NMEA определила стандарт связи RS-232 для устройств, включающих приемники GPS.

Модуль iWave GPS поддерживает стандарт NMEA-0183, который является подмножеством протокола NMEA. Он работает на частоте L1 (1575,42 МГц) и предоставляет информацию с точностью до 10 метров в условиях открытого неба. Антенну следует размещать на открытом пространстве с обеспечением видимости не менее 50 процентов.

GSM Модем

Эта система отслеживания транспортных средств с использованием GPS использует модем SIM300 GSM. GSM модем передает и принимает данные. Модем SIM300 представляет собой трехдиапазонный модуль GSM/GPRS, работающий на частотах EGSM 900 МГц, DCS 1800 МГц и PCS 1900 МГц.

Вывод передачи TXD и вывод RXD модема GSM подключены к микроконтроллеру (IC2) через MAX232 (IC3). Вывод порта PD0 (RXD) и порта PD1 (TXD) микроконтроллера подключены к контактам 12 и 10 MAX232 соответственно.

Источник питания

Схема питается от батареи напряжением 9 В. Регулятор 7805 (IC1) используется для преобразования 9 В в 5 В. Микроконтроллер и MAX232 питаются от напряжения 5В. Светодиод 1 указывает на наличие источника питания.

Схема отслеживания транспортных средств на основе GPS – PCB Конструкция

Ниже вы можете увидеть PCB макет и расположение компонентов if проекта.

Загрузите PDF-файлы PCB и компоновки компонентов: нажмите здесь

Система слежения за транспортными средствами с помощью GPS – код

Программа для микроконтроллера написана на языке C’ и скомпилирована с помощью AVR Studio.

Номер мобильного телефона пользователя должен быть включен в исходный код, чтобы принять вызов с SIM-карты, используемой в модеме GSM. Шестнадцатеричный код программы записывается в MCU с помощью программного обеспечения PonyProg2000. Для этой же цели вы можете использовать любой другой подходящий инструмент.

Для получения данных со спутников используется модуль GPS со скоростью передачи данных 9600 бод, которая определяется в программном обеспечении.

Программное обеспечение разработано для декодирования протокола NMEA. Этот протокол включает в себя набор сообщений, которые используют набор символов ASCII и имеют определенный формат, который постоянно отправляется модулем GPS на взаимодействующее устройство.

Модуль или приемник GPS предоставляет данные в виде строк сообщений ASCII, разделенных запятыми. Каждое сообщение начинается со знака доллара «$» (шестнадцатеричное 0x24) и заканчивается (шестнадцатеричное 0x0D 0x0A).

Загрузить исходный код: нажмите здесь

Протокол вывода программного обеспечения включает в себя фиксированные данные глобальной системы позиционирования (GGA) и широту/долготу географического положения (GLL). В этом проекте мы будем использовать только GGA.

Обратите внимание, что информация о широте и долготе представлена в формате «градусы, минуты и десятичные минуты» как ддмм.мммм.

Однако большинство картографических приложений требуют, чтобы долгота и широта были выражены в десятичных градусах в формате «dd.dddddd» с соответствующим знаком (отрицательным для южной широты и западной долготы). Поэтому в программном обеспечении if требуется какое-то преобразование в определенный формат.

Стандарт NMEA объясняет, как формируется каждая строка сообщения со знаком доллара ($), предшествующим каждому новому сообщению GPS.

Например, $GPGGA,002153.000, 3342.6618, N, 11751.3858, W, где $GPGGA — заголовок протокола GGA, 002153.000 — время UTC в формате ччммсс.сс, 3342,6618 — широта фиксированных данных о местоположении GPS в формате ддмм.мммм, 11751,3858 — это долгота фиксированных данных GPS-положения в формате ддмм.мммм, где «N» означает север, а «W» — запад.

С помощью этих данных вы можете узнать точное местоположение с помощью карты или использовать бесплатно доступное программное обеспечение для проверки местоположения.

Создание и тестирование

На рисунке показана односторонняя схема PCB в реальном размере схемы слежения за транспортными средствами на основе GPS и GSM, а также расположение ее компонентов

Соберите компоненты PCB с базами микросхем для ATmega16 и MAX232. Запишите код в MCU и смонтируйте его в PCB. Вставьте SIM-карту с достаточным балансом в модуль GSM. Подключите схему, как показано выше.

Тестирование

<ол>

Подключите схему к GPS и модему GSM.

Включите цепь, и вы увидите свечение светодиода LED1.

Включите модуль GPS и подождите 10–15 минут для инициализации.

Включите модем GSM.

Наберите номер мобильного телефона в модеме GSM. После двух звонков звонок автоматически прекращается. Подождите несколько секунд. Вы получите SMS-уведомление на свой мобильный телефон.

Проверьте свой почтовый ящик SMS. Вы увидите данные о широте и долготе в виде текстового SMS-сообщения.

Откройте стандартную карту и найдите точку на карте. Вы также можете ввести значения широты и долготы в таком программном обеспечении, как http://www.latlong.net/Show-Latitude-Longitude.html, или в любом другом подходящем программном обеспечении.

Дополнительные приложения

Эту систему также можно использовать там, где информация не требуется так часто и объект необходимо отслеживать в нерегулярные периоды времени, например, при наблюдении родителей за подростками, в исследованиях по отслеживанию животных в джунглях, координации поисково-спасательных работ, а также картировании маршрутов и исследовании новых территорий.

Эта статья входит в список 15+ лучших проектов в области микроконтроллеров. Если вы хотите узнать больше о проектах на базе микроконтроллеров, прочтите эту статью.

<час/>

Лалит Пракаш Ватсал учится на третьем курсе интегрированного двойного образования (электроника и инженерия связи) в ИИТ, Рурки, принц Гупта учится на втором курсе бакалавра технических наук (электротехника) в ИИТ, Раджастхан, а Сани Тео работает в лаборатории EFY в качестве руководителя группы.

Эта статья была впервые опубликована 25 марта 2018 г. и недавно обновлена в ноябре 2023 г.