Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Aparatura pokładowa, układy pomiarowe i wykonawcze.
Shagr
*
Posty: 17
Rejestracja: wtorek, 19 cze 2018, 09:10

Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: Shagr » piątek, 2 lis 2018, 01:07

Ostatnio wpadły w moje ręce moduły do komunikacji radiowej dalekiego zasięgu LoRa SX1278 433 MHz. Są one niewielkie (21x36mm), lekkie (waga ok. 7g bez anteny), zasilane 2.5-5.5V a komunikacja odbywa się przez UART, czyli idealny moduł do połączenia np. z Arduino.
W skrócie działa to jak bezprzewodowy kabelek - dane które wysyłamy do pierwszego modułu odbieramy w drugim bez większych komplikacji.

Mam wersję o mocy 100mW, zasięg deklarowany przez producenta do 3km (na otwartej przestrzeni z odpowiednią anteną itd). W pierwszych testach na fabrycznej konfiguracji udało mi się uzyskać ok 600m w terenie z luźną zabudową jednorodzinną, co moim zdaniem jest bardzo przyzwoitym wynikiem i mam nadzieję go poprawić w otwartym terenie. Moduł nadajnika miał antenę 2,5dBi, w odbiorniku użyłem anteny samoróbki.
Jest też mocniejsza wersja o mocy 1W i deklarowanym zasięgu 8km - czekam na dostawę.

Pomysły na lokalizację rakiety za pomocą tych modułów miałem dwa, pierwszy to podłączenie modułu GPS i przesyłanie lokalizacji i o tym będzie ten opis. Drugi pomysł to po prostu nadawanie sygnału i łapanie go anteną kierunkową.

Mam moduł GPS do Arduino z układem u-blox NEO 6m i tenże moduł również ma interfejs komunikacyjny UART. Okazało się, że wystarczy podłączyć go do zasilania oraz połączyć z modułem LoRa i mam gotowy nadajnik radiowy GPS. Ten moduł GPS ma możliwosć podłączenia zewnętrznej anteny, co też może być ciekawą opcją.

Drugi moduł LoRa połączyłem z przejściówką UART na USB (na układzie CP2102) i podłączyłem go do smartfona (potrzebny model z obsługą OTG). Na smartofnie odpaliłem aplikację z terminalem portu szeregowego i w ten sposób uzyskałem gotowy zestaw odbiorczy.
Tak wygląda moj zestaw testowy:
DSC_5095.jpg
DSC_5095.jpg (206.7 KiB) Przejrzano 208 razy

Nadajnik GPS wysyła dane w formacie NMEA czyli w formie tekstowej, z ciągu danych wystarczy wyłuskać linię zawierającą współrzędne GPS i gotowe. Wpisujemy je później w Google lub nawigację i idziemy po rakietę. Trzeba tylko zwrócić uwagę, żeby odczytane współrzędne wpisać w formacie: 50 11.1234N 18 59.1234E.
terminal2.jpg
terminal2.jpg (238.87 KiB) Przejrzano 208 razy

Oczywiście można to zrobić bardziej elegancko, dorzucić po drodze jakieś Arduino i przesyłać już obrobione dane, ale nawet w takiej formie jest to całkie użyteczne i można to zmontować bez programowania czy nawet lutowania.
Wadą tanich układów GPS jest to, że trzeba długo poczekać zanim złapią tzw. fixa, czyli zaczną odczytywać pozycję i zdecydowanie warto to zrobić przed startem rakiety.
Natomiast myślę, że sporą zaletą będzie możliwość śledzenia pozycji w trakcie lotu i nawet jeśli przy lądowaniu stracimy sygnał to i tak znacznie uda nam się zawęzić obszar poszukiwań. Moje testy na razie były stacjonarne, ale mam nadzieję niedługo zbudować jakąś rakietę, w której będę mógł przetestować rozwiązanie w praktyce. Widziałem też bardzo fajny miniaturowy moduł GPS u-blox 7 do dronów, mam nadzieję, że kiedyś wpadnie w moje ręce i również będę mógł bo przetestować w takim rozwiązaniu.

Elektronikę zamawiałem na AliExpress. Za dwa moduły LoRa 100mW zapłaciłem 30zł, a za wariant 1W 50zł (2 szt), za moduł GPS zapłaciłem 30zł. Przejściówka USB-UART to koszt ok 5-10zł a antena ok 10zł.

Pozdrawiam
Rafał.

Awatar użytkownika
tineo
**
Posty: 33
Rejestracja: poniedziałek, 23 lip 2018, 06:36
Lokalizacja: Rypin na Marsie

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: tineo » piątek, 2 lis 2018, 02:50

Świetny patent. Dokładny opis. Też myślałem o czymś takim. Przyda się na pewno.
BYŁEM BLIŻEJ NIEBA! - Pozdrawiam Tomek C.

Awatar użytkownika
jaskiniowiec
Administrator
Posty: 2274
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: jaskiniowiec » niedziela, 4 lis 2018, 17:04

Brawko. Czytam to i dochodzę do wniosku, że nie znam się na elektronice. kiedyś robiłem radionamiar na 433 na klasycznych modułach 10mW. W powietrzu łapałem sygnał z jakiś 300 m, ale wrzucone w wysoką trawę dało się wykryć dopiero z...6m. Piszesz o danych zbieranych z lotu. Czyli dane są na bieżąco aktualizowane. A da się te dane na bieżąco zapisywać?

Shagr
*
Posty: 17
Rejestracja: wtorek, 19 cze 2018, 09:10

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: Shagr » niedziela, 4 lis 2018, 21:37

Na informację o tych modułach radiowych trafiłem jak rozglądałem się za tymi klasycznymi 433. Jest tam jakaś sprytna technologia pozwalająca wyciągać takie zasięgi.
Myślałem też o przerobieniu zwykłych krótkofalówek lepszej jakości na tor radiowy, ale teraz nie widzę już takiej potrzeby. Wkrótce też powinna dotrzeć do mnie ta mocniejsza wersja.

Co do zbierania danych z lotu. Moduł GPS wysyła w kółko komunikaty z bieżącą pozycją, więc o ile w trakcie lotu nic nie nawali, można je bez problemu zapisywać. Na tej aplikacji terminalowej mam zapis całej transmisji (dane pojawiają się tylko jeśli moduł jest w zasięgu) i mogę w razie potrzeby przescrollować i sprawdzić co było wcześniej.
Ogólnie zakładam, że nawet jak odbiorę ostatni komunikat z pozycją, gdy rakieta będzie np. 30 metrów nad ziemią to i tak pozwoli mi to udać się w przybliżone miejsce lądowania i tam albo znowu złapać sygnał, albo po prostu przeszukać niewielki obszar.

Shagr
*
Posty: 17
Rejestracja: wtorek, 19 cze 2018, 09:10

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: Shagr » piątek, 9 lis 2018, 09:52

Wczoraj dotarła do mnie wersja 1W, szybki test w takich samych warunkach jak poprzednio pozwolił uzyskać zasięg ok. 1400 metrów (przeszkody w postaci zabudowań) co nastawia mnie bardzo optymistycznie do tych modułów. W następny weekend planuje przetestować je w otwartym terenie tak, żeby odbiornik i nadajnik się "widziały".

bartekM
*
Posty: 12
Rejestracja: środa, 18 sty 2017, 17:08

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: bartekM » czwartek, 15 lis 2018, 16:22

Podobne urządzenie testowaliśmy na poprzednim LRE w rakiecie Adama i wyniki były świetne. Na częstotliwości 868MHz, modulacji LoRa, ~50mW była ciągła komunikacja w locie i na ziemi na odległość >1km. A to wszystko na antenach dookólnych 1/4 fali domowej roboty.
Ostatnio testowałem maksymalny zasięg i na tych samych parametrach i gorszych antenach miałem ~6.7km zasięgu z brzegu Gdynia Orłowo - Gdańsk Jelitkowo.

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 4 gości