Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Aparatura pokładowa, układy pomiarowe i wykonawcze.
Shagr
**
Posty: 30
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 1794 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 1794 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: 2299
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: 30
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: 30
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.

Shagr
**
Posty: 30
Rejestracja: wtorek, 19 cze 2018, 09:10

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: Shagr » poniedziałek, 19 lis 2018, 14:57

W weekend zrobiłem test na otwartej przestrzeni wersji 1W, odbierałem sygnał z 4,5km (nadajnik na kiju 4m nad ziemią, odbiornik "widział" nadajnik). Dalej nie udało mi się sprawdzić, bo brakło odpowiedniego terenu, ale patrząc na post powyżej można przypuszczać, że zasięg nad ziemią zasięg będzie jeszcze większy.

Podsumowując: jestem zadowolony z testów i będę szukał zastosowania tych modułów w modelach rakiet (może komputer pokładowy z przesyłaniem telemetrii i lokalizacji w trakcie lotu do stacji naziemnej).
Natomiast nie do końca jestem zadowolony z modułu GPS. Wadą jest to, że bardzo długo łapie fixa, natomiast zaletą możliwość bezpośredniego połączenia z modułem radiowym. Jak będzie okazja, to spróbuję przetestować miniaturowy moduł GPS do dronów.

Awatar użytkownika
wrx
****
Posty: 225
Rejestracja: sobota, 22 lut 2014, 20:15
Lokalizacja: Siedlce

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: wrx » wtorek, 20 lis 2018, 21:47

Ubiegł mnie kolega z pomysłem :lol:
Gratuluje wyników i włożonej pracy. Te moduły są naprawdę fajne, a pasmo 433Mhz wdzięczne do takich zastosowań. Proponuje dodać antenę kierunkową do odbiornika. Zwykły moxon znacząco zwiększy zasięg i odetnie szumy "z tyłu".
To dostałem kustyka w nos za lenistwo. :D
Tylko nie wiem, jak z legalnością tych modułów lora w PL. Z tego co wiem, na paśmie ISM 433.92Mhz można nadawać z maksymalną mocą 10mW (10dBm).
„Wszyscy wiedzą, że czegoś nie da się zrobić. I wtedy pojawia się ten jeden, który nie wie, że się nie da, i on właśnie to coś robi” A. Einstein.

Shagr
**
Posty: 30
Rejestracja: wtorek, 19 cze 2018, 09:10

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: Shagr » środa, 21 lis 2018, 10:36

Muszę przyznać, że ja za sprawdzenie tego pomysłu i opis zabierałem się z dwa miesiące, także lenistwo było też u mnie. Ale czasem to właśnie lenistwo jest motorem postępu i innowacji :)

Kwestię legalności nadawania trzeba będzie sprawdzić, może jest jakaś w miarę prosta droga do uzyskania stosownych pozwoleń. Może w tym zakresie można wystąpić do władz jako PTR o zezwolenie na nadawanie w określonym celu. Rzuciłem okiem na rozporządzenie w zakresie częstotliwości i np. w paśmie dla odczytu liczników i wodomierzy można nadawać do 500mW.

Awatar użytkownika
wrx
****
Posty: 225
Rejestracja: sobota, 22 lut 2014, 20:15
Lokalizacja: Siedlce

Re: Prosta radiolokalizacja LoRa + GPS

Post autor: wrx » środa, 21 lis 2018, 14:17

Tylko czy jest to pasmo ogólnie dostępne? Te moduły lecą po pasmie ISM 433Mhz (częstotliwość środkowa 433.92Mhz) i z tego co wiem, to jedynie pasma ISM dopuszczone do publicznego użytkowania bez zezwoleń, prócz CB i PMR446, ale przynajmniej na paśmie CB nie można używać sygnałów cyfrowych. Wybaczcie koledzy, jeżeli coś pokręciłem w tej chwili. A nawet jeżeli, 500mW to nie 1W. Może się ktoś przyczepić. PTR mógłby się zwrócić o przydzielenie pewnej częstotliwości dla potrzeb rakieciaży, ale jak to wygląda konkretniej nie wiem, nie patrzyłem za bardzo za tym.
Podsyłam przydatne załączniki w tej tematyce :)
https://pl.wikipedia.org/wiki/Pasmo_ISM
http://fc.put.poznan.pl/materials/84-zaleceniabssb.pdf
„Wszyscy wiedzą, że czegoś nie da się zrobić. I wtedy pojawia się ten jeden, który nie wie, że się nie da, i on właśnie to coś robi” A. Einstein.

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość