Vous avez construit un tout nouveau projet, et c’est une merveilleuse petite chose qui circule dans le monde. Le seul problème est que vous devez connaître son emplacement avec un degré de précision décent. Heureusement, le GPS est une chose! Avec un module standard, il est possible d’obtenir toutes les données de localisation dont vous pourriez avoir besoin. Mais comment procédez-vous et quelles parties conviennent à votre application? Pour les réponses à ces questions, lisez la suite!
Tous pareils, mais totalement différents
Travailler avec le GPS peut sembler décourageant, mais grâce aux efforts de l’industrie et des particuliers, de nos jours, c’est remarquablement simple. La plupart des modules du marché fonctionnent tous de la même manière. Ils communiquent le plus souvent via une interface série standard, généralement à 9600 bauds, bien que les interfaces I2C et SPI soient également disponibles. Le format de messagerie est également normalisé, les données étant sorties au format NMEA-0183. Cette norme est bien documentée pour ceux qui souhaitent analyser les données. Cependant, pour ceux qui sont vraiment pressés, il est possible de trouver du code pour de nombreuses plates-formes de microcontrôleurs qui feront le travail à votre place. Des projets comme NeoGPS, Adafruit GPS et minmea prendront un flux de données série entrant et cracheront toutes les données de localisation géographique que vous pourriez éventuellement demander. Un GPS est-il donc juste un GPS?
En fonction de votre application, vous pouvez avoir besoin de différentes choses de votre module GPS. Les plates-formes rapides reposant sur le GPS pour guider un pilote automatique bénéficieront d'un taux de mise à jour rapide, tandis qu'un dispositif de suivi de localisation passif peut parfaitement se mettre à jour une seule fois par seconde. Les exigences de précision sont variées, certaines applications nécessitant une résolution allant jusqu'au centimètre. Il existe également des fonctionnalités supplémentaires qui aident dans les cas extrêmes, comme l'estime et les corrections multi-constellations. Une compréhension claire de votre cas d'utilisation et de votre budget est essentielle pour choisir le bon matériel pour le travail.
J'ai juste besoin de savoir à peu près où il se trouve!
Pour les applications où vous recherchez une précision de quelques mètres à de faibles taux de mise à jour, un module GPS de base fera l'affaire. Disponibles pour moins de 20 $, ils offrent généralement des taux de rafraîchissement de 1 à 5 Hz et quelques cloches et sifflets. Pour de nombreux projets, cela suffit pour indiquer l'emplacement d'une personne, d'un robot ou d'un véhicule. Les pilotes automatiques de base peuvent également s'en sortir à ces taux de rafraîchissement. La consommation électrique de ces modules est généralement inférieure à 50 mA et la communication se fait en série.
Les appareils basés sur le GP-20U7 et l'uBlox NEO-6M désormais remplacé font partie de cette gamme. Bon marché et conviviaux, ils constituent un excellent moyen de créer votre premier projet GPS avec un budget limité.
J'ai besoin d'un signal à tout moment!
Si la perte d'un correctif est inacceptable ou si vous essayez de verrouiller un verrou dans des environnements urbains difficiles, il est avantageux de se procurer un module capable de fonctionner dans de telles conditions. Dans ces cas, des fonctionnalités telles que des connecteurs d'antenne externes peuvent aider, permettant d'installer des antennes plus grandes. Une note importante est que les connecteurs PCB U.FL courants ne sont évalués que pour une poignée de cycles et se cassent facilement – envisagez donc de vous procurer une queue de cochon U.FL à SMA pour éviter cela. Les antennes sont disponibles dans de nombreuses formes et tailles, mais la plupart des pièces dédiées constitueront une amélioration par rapport aux petites céramiques standard fournies avec de nombreux modules.
Pour obtenir une localisation précise, il faut avoir un signal clair provenant d'une multitude de satellites – donc avoir plus de choix facilite la tâche. Les modules qui peuvent également capter les signaux de constellations alternatives sont plus susceptibles de «voir» suffisamment de satellites pour obtenir une correction. Avec les systèmes chinois BEIDOU, Galileo européen et russe GLONASS en orbite, disposer d'un module capable de capter ces signaux supplémentaires peut être un énorme avantage lorsque vous travaillez dans des environnements complexes avec une vue limitée du ciel.
Parfois, cependant, quoi qu’il arrive, vous serez hors de portée d’un seul satellite. Des choses comme les tunnels peuvent rendre impossible la solution. Dans ces cas, les modules dotés de l'estime sont utiles. Lorsque les signaux tombent, le module utilise le matériel de mesure inertielle embarqué pour mettre à jour le repère d'emplacement jusqu'à ce que la réception reprenne. Cela peut faire une grande différence dans la convivialité, en particulier pour les applications de guidage étape par étape.
Ces fonctionnalités supplémentaires peuvent améliorer la disponibilité d'un correctif, mais ont un coût. Des modules comme le XA1110 et l'ublox NEO-M8U se vendent entre 50 et 100 $. Cependant, pour le prix, ils proposent souvent des options d'interface supplémentaires telles que USB-série et I2C, ainsi que des taux de mise à jour plus élevés.
J'ai besoin de mises à jour rapides!
Si vous construisez quelque chose qui se déplace à des vitesses rapides, les mises à jour 5 Hz peuvent être un peu lentes à votre goût. Les modules plus rapides se mettent à jour de 10 Hz à 25 Hz, offrant de bien meilleurs conseils pour tout ce que vous construisez qui pourrait avoir des raisons de se déplacer si rapidement. Bien sûr, si vous construisez un missile de croisière, vous ne magasinez probablement pas chez Sparkfun, mais bon, partez reine! Ces appareils communiquent généralement à une vitesse de transmission série ou I2C plus élevée pour fournir des mises à jour de localisation plus rapides.
Les modules offrant cette capacité peuvent encore être obtenus à un prix assez bas, allant de 20 à 100 dollars. Recherchez des unités comme le SAM-M9N ou le BN-880Q pour vos projets à grande vitesse.
J'ai besoin de précision au centimètre près!
Pour certaines applications, la précision est primordiale. Si vous pilotez une moissonneuse-batteuse et que vous ne souhaitez pas qu’elle passe à travers une clôture, une solution au mètre n’est tout simplement pas suffisante. Dans ces cas, les récepteurs utilisant la technologie Real Time Kinematics (RTK) ne sont que le ticket. Ils appairent les signaux satellites reçus avec des données de correction locales provenant d'une station de base, idéalement dans un rayon de 10 km de leur position.
Ces données peuvent être fournies sur Internet ou via une liaison radio LoRa, et permettent au module de délivrer une correction précise au centimètre près dans des conditions idéales. Certains opérateurs exécutent des stations de base pour un usage public, mais il est possible de faire fonctionner les vôtres avec le bon matériel. De nombreux modules haut de gamme peuvent être configurés pour servir de station de base pour d'autres unités opérant dans la zone.
Le coût de cette précision est la complexité et, bien sûr, le prix. Les modules GPS compatibles RTK coûtent environ 200 à 300 dollars, avec des modules tels que le NEO-M8P et le ZED-F9P. Une station de base est également nécessaire pour fournir les données de correction, et vous devrez fournir la vôtre si elle n’est pas disponible localement. Vous devrez également insérer les données dans le module, via Internet ou une autre liaison de données radio. Assurez-vous de tenir compte de ces exigences lors du coût de la conception!
Conclusion
Nous avons la chance d'avoir accès à une grande variété de modules GPS destinés au marché des fabricants, couvrant un large éventail de capacités et de prix. Là où la haute performance coûtait autrefois des milliers de dollars et n'était disponible qu'au niveau industriel, elle peut maintenant être obtenue pour beaucoup moins cher auprès d'une variété de détaillants en ligne. Utilisez les exigences de votre projet comme un guide et partez pour terminer votre projet désormais sensible à l'emplacement. Comme toujours, bon piratage!
