Lokalizační systém pro měření polohy s UHF přenosem

Positioning System with UHF Data Transfer - Abstract:

The paper deals with the design and manufacture of GPS positioning system which sends its actual position information over UHF band.

Návrh a realizace

Funkce systému vychází z obrázku 1. Mobilní jednotky mobil 1 a 2 přijímají signál GPS a monitorují svoji polohu. Jestliže počítač s připojenou hlavní jednotkou pošle požadavek na informaci o poloze, mobilní jednotka svou aktuální polohu odešle obratem pomocí digitálního transceiveru. Komunikace je řízena na straně hlavní jednotky. Ta funguje jako oboustranný převodník ze sběrnice USB (Universal Serial Bus)  na bezdrátový přenos. Vlastní řízení komunikace zajišťuje PC (Personal Computer) aplikace.

Obr. 1 Princip systému

Mobilní část reprezentuje jednotka rozměrů 10 x 4 x 4 cm s vestavěným akumulátorem, anténou GPS, anténou UHF (868 MHz) l/4 a konektorem pro nabíječku. Blokové schéma na obrázku 2. Jádrem je osmibitový mikrokontrolér AT89S2051. Ten zajišťuje řízení komunikace a generování impulzů pro obnovování watchdogu. Pro získání polohy je jednotka vybavena GPS modulem u-Blox LEA-4H. Jeho hlavní výhody jsou malé rozměry, vysoká citlivost a nízká spotřeba. Bezdrátový přenos dat zajišťuje digitální transceiver Coronis Waveport. Nosná frekvence transceiveru je 868 MHz a výkon 500 mW. Napájení procesoru a transceiveru zajišťuje akumulátor Li-Ion 3,7 V, který je dobíjen externí nabíječkou. Spotřeba zařízení v klidu je kolem 50 mA, při vysílání vzroste až na 500 mA.

Obr. 2 Blokové schéma zapojení mobilní jednotky

K řízení komunikace a získávání informací z mobilních jednotek byla navržena hlavní jednotka. Její blokové schéma je na obrázku 3. Hardwarová část slouží jako převodník z rádiového přenosu dat na sériovou linku PC – skládá se z transceiveru Coronis Waveport a převodníku RS232 - USB. Jednotka nevyžaduje externí napájení a je napájena z USB portu PC. O vlastní řízení komunikace a zobrazení polohy mobilních jednotek se stará softwarová aplikace napsaná v jazyce JAVA.

Obr. 3 Blokové schéma zapojení hlavní jednotky

Hlavní pozornost byla věnována hardwarovému řešení mobilní a hlavní jednotky. Aplikace pro PC je demonstrativní a jejím úkolem je generování dotazů na polohu mobilních jednotek a její zobrazování do jednoduché mapy.

Obr. 4 Mobilní jednotka – pohled shora

Obr. 5 Mobilní jednotka – pohled zespodu

Závěr

Systém dálkového sledování mobilních objektů se podařilo zrealizovat. Byla navržena, zkonstruována a otestována jedna mobilní a jedna přijímací jednotka. Komunikace mezi jednotkami fungovala v městské zástavbě do vzdálenosti cca 1 km, na volném prostranství do cca 3 km. Software na PC zobrazuje polohu mobilní jednotky na mapě. Zařízení je vhodné například pro monitorování vozidel v areálech rozsáhlejších firem, mobilní jednotky napájené pouze z akumulátoru mohou sloužit pro bezpečnostní monitoring cizích vozidel v uzavřeném prostoru. V neposlední řade může systém sloužit jako doplněk pro dohledávání odcizených vozidel.

Literatura

[1] Matoušek, D.: Práce s mikrokontroléry ATMEL AT89C2051. Praha, BEN. 2002. ISBN 80-7300-094-6
[2] Herout, P.: Učebnice jazyka JAVA. Praha, KOPP. 2002. ISBN 80-7232-115-3
[3] ATMEL AT89S2051/4051 Data Sheet [online]. 3390E–MICRO–6/08. [cit. 2008-02-14] Dostupné z: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc3390.pdf
[4] u-Blox ANTARIS ™ 4 GPS Modules System Integration Manual (incl. Reference Design) [online]. GPS.G4-MS4-05007-A1. [cit. 2008-03-27]. Dostupné z: http://www.ublox.com/products/lea_4h.html
[5] u-Blox ANTARIS ™ 4 GPS Modules Data Sheet [online]. GPS.G4-MS4-06143-2. [cit. 2008-03-27]. Dostupné z: http://www.u-blox.com/products/lea_4h.html
[6] Coronis Systems Wavecard – Waveport User Manual [online]. CS-SUP-MUTIWPORTAPP-E04. [cit. 2008-05-17]. Dostupné z: http://www.coronis- systems.com/produit.php?lang=EN&id=WFT