ТЕСТИРОВАНИЕ GPS МОДУЛЯ U-BLOX 6

Черных А.А.

Студент; НИ Томский политехнический университет

ТЕСТИРОВАНИЕ GPS МОДУЛЯ U-BLOX 6

Аннотация

В данной работе будет протестирован GPS модуль Ublox 6 средствами ПК, а также подключенный непосредственно к МК AVR ATmega 328. Данная система является одним из основных узлов робота, и должна строго соответствовать требованиям точности позиционирования в пространстве.

Ключевые слова: GPS, EB_view, микроконтроллер.

Chernykh A.A.

Student; Tomsk Polytechnic University

TESTING GPS MODULE U-BLOX 6

Abstract

In this article will be tested a GPS Module 6 Ublox by the means of PC and connected directly to the MC AVR ATmega 328. This system is one of the basic units of the robot, and should strictly meet the requirements of the positioning accuracy in space.

Keywords: GPS, EB_view, microcontroller.

Введение

Одной из основных задач робототехники является позиционирование и навигация робота в пространстве. Для использования того или иного модуля в роботе необходимо, чтобы он соответствовал характеристикам для соблюдения точности позиционирования платформы в пространстве. Поэтому, прежде всего, необходимо протестировать модуль, в частности GPS, для его дальнейшего применения.

Тестирования программой EB_view

Проверка времени холодного/теплого старта, а также количество найденных спутников осуществлялась программой EB_view (рис.1). GPS модуль был подключен к программатору через переходник usb-uart.

На изображении земного шара в программе обозначены видимые спутники. Синим цветом выделены использующиеся спутники для определения местоположения.

Тест проводился внутри здания девятиэтажного дома на шестом этаже в условиях города, что можно отнести к неблагоприятным условиям (помехи, перекрытый небосвод). Тем не менее было найдено 9 спутников, 5 из которых использовались для определения местоположения.

Рис.1 - Работа с GPS в программе EB_view

Определение точности в городских условиях

Тест производился в центре города в кирпичном здании. Были зафиксированы несколько координат одной точки у подоконника внутри помещения в течение минуты.

Значения географических координат при измерении в статике: 

Представленные координаты на LCD через МК были переведены в подходящий формат для расчета дистанции сервисом “карты Google”. Расчет дистанции между координатами производился online сервисом “PLANETCALC Онлайн калькуляторы”.

Расчет основан на проецировании сферы на цилиндр, а затем развертывание этого цилиндра на плоскость. Так перемещение робота планируется на сравнительно небольшие дистанции (не более двух километров в одном направлении), представляем Землю в виде шара, а не геоида.

Пример расчета расстояния между двумя географическими координатами показан на рисунке 2. Дистанция в сервисе указана в километрах.

Рис.2 - Расчет дистанции между географическими координатами

Дистанция между первыми координатами и вторыми – 0,352 м, третьими и четвертыми – 0,907 м,  третьими и пятыми – 1,97 м. Видно, что диапазон изменения в статике 0,35–1,97 метров. Для городских условий с частично перекрытым небосводом зданием это отличные показатели.

Определение точности GPS в лесной местности

Так как последующее применение системы навигации планируется на роботе, перемещающегося по лесной местности, тестирование модуля там и проводилось. При проведении экспериментов на точность GPS модуля были кратковременные осадки, ветер. Это существенно ухудшает прием сигнала и точность показаний с GPS.

Принцип проведения эксперимента аналогичен предыдущему пункту.

Дистанция между первыми координатами и вторыми – 1,716 м, первыми и третьими – 4,147 м. Видно, что диапазон изменения в статике 1,716 – 4,147метра. Точность показаний была не высокой по причине плохих погодных условий.

 Проверка измерения точности дистанции

Была произведена проверка точности приемника GPS. В ходе проверки модуля был произведен замер координат в двух точках находящихся на расстоянии 29 метров друг от друга. Это расстояние было измерено с помощью рулетки. Тест также проводился в это же время на том же месте.

Разность показаний между реальной дистанцией и измеренной по GPS составила 2,547 метра, что меньше четырех метров.

Заключение

Таким образом, заявленная точность производителем GPS модуля соответствует  действительности. При неблагоприятных условиях максимальное отклонение составило от 0,35 до 4,147 метра. Планируется его применение в робототехнике для навигации, и дальнейшие испытания будут проводиться непосредственно на роботе.

Литература

1. PLANETCALC Онлайн калькуляторы [Электронный ресурс]. URL: http://planetcalc.ru/73/ Режим доступа: свободный (дата обращения: 18.06.2014).
2. Блог: Arduino и проекты [Электронный ресурс]. URL: http://robocraft.ru/blog/news/1068.html Режим доступа: свободный (дата обращения: 20.06.2014).