Rozmístění součástek plně podlehlo požadavku jednostranného plošného spoje.

Konektor SV2 bude sloužit pro nastavení ovládání signálu RESET.

Pozice jumperu:
1-2 = reset nepoužit
2-3 = ovládání resetu externě mikroprocesorem

schema a DPS - czANSO GPS modul

Celé zapojení jsem několikrát zkontroloval, ale fyzická chyba nebyla objevena. Proto jsem celé zařízení rozmontoval a umístil GPS modul na samostatnou desku, oddělil napájení, zařadil lepší filtrování výstupu ze stabilizátoru a použil co nejkratší drátové propojky.

Zapojení nyní vypadá následovně:

Nejprve se začali objevovat první viditelné satelity (01, 02):

$GPGGA,,,,,,0,01,,,,,,,*67
$GPVTG,,,,,,,,,N*30
$GPGGA,,,,,,0,02,,,,,,,*64
$GPVTG,,,,,,,,,N*30

Lepší výhled potom znamenal plný GPS fix a první platné poziční věty (pozici jsem odstranil, na místech podtržítek):

$GPGGA,223130.00,____._____,N,_____._____,E,1,05,2.80,00258,M,045,M,,*6A
$GPVTG,310.6,T,310.3,M,000.4,N,000.8,K,A*2A

Tyto čísla znamenají:

• UTC čas – 22:31:30
• pozice
• 1 = platná pozice
• 5 viditelných satelitů
• nadmořská výška 258m

Ve druhé větě například:

• rychlost 000.8 km/h (nepřesnost, modul stál na místě)

GPS modul jsem umístil na prototypovou desku a přidal napájení pomocí regulovatelného stabilizátoru 3.2V.
Spojení se Seeeduinem zajišťoval pouze odporový dělič kvůli rozdílným logickým úrovním.

Nejprve jsem nechal pouze vypisovat data zasílaná GPS modulem a na první pohled vše vypadalo dobře. Přicházeli tyto datové věty, tedy prázdné NMEA věty:

$GPGGA,,,,,,0,00,,,,,,,*66
$GPVTG,,,,,,,,,N*30

Bohužel i po 20 minutách modul zasílal stále tyto prázdné navigační věty, tedy před GPS fixem = žádné viditelné satelity.

Nejprve jsem myslel, že je to tím, že mám modul pouze u okna a nemá tak přímý výhled na celou oblohu. Vystrčil jsem tedy celou sestavu více z okna, ale ani tento pokus nevyšel, žádné platné údaje.
Pak mě napadlo, že by mohlo jít o rušení od mého počítače nebo monitoru. Přidal jsem tedy samostatné napájení a abych viděl přichazející data, zapojil jsem také 16×2 LCD displej.

Zapojení poté vypadalo následovně:

Zařízení jsem vzal na ulici a modul měl nejlepší možný výhled na celou oblohu. Přesto ani po 30 minutách se neobjevila platná poziční data.

V následujích dnech napadlo Martina použít referenční bluetooth GPS modul, který mám ke svému mobilnímu telefonu. A ukázalo se, že zdrojem potíží je opravdu nějaký druh rušení pocházející z našeho systému. Vedle našeho systému se ani referenční modul nebyl schopný fixnout a sdělovat polohu. Naopak, pokud referenční modul sděloval polohu, po zapnutí našeho systému se okamžitě GPS fix ztratil.

Musíme zjistit, v čem spočívá tento problém a jak ho ostranit.

Především GPS modul Copernicus dorazil po několika měsících vyhlížení skladu Sparkfunu, takže bezesporu fajn pocit mít ho konečně doma. Takže zde je nový hardware:

Termobox také dorazil a nyní můžeme projektovat vnitřní uspořádání a rozložení komponent:

Objednávám:

Copernicus DIP Module
Antenna GPS Embedded SMA
JST 2 Pin power connector
SMA Connector
ACS712 Breakout

Dále jsem na aukčním serveru Aukro objevil nabídku zcela nového digitálního fotoapáratu Canon PowerShot A470, za přijatelnou cenu 1400,- Kč.

Poslední položkou těchto nákupů je termobox, který pravděpodobně použijeme jako ochranou schránku pro foťák, elektroniku a baterie. Uvažovali jsme také o variantě sestavení vlastní krabice ze samostatných styrofoam (případně polystyren) desek.
Parametry zakoupeného boxu:

Vnější rozměr: 280 x 230 x 185 mm
Objem: 3,6 litrů
síla stěn je 35 mm
víko má osazení (zámek)

Jakmile objednané zboží dorazí, přidám samozřejmě fotky.

Global Positioning System, zkráceně GPS, umožňuje zjistit přesnou polohu a čas kdekoli na Zemi. A to nejen na povrchu, ale i ve výšce. Dobře pro nás …
Mezi veřejností není příliš známé, že GPS systém provozuje Ministerstvo obrany Spojených států amerických a všechny potřebné finanční prostředky na provoz (kolem 800 milionů dolarů ročně) pocházejí z rozpočtu USA.

Původně byl systém plánován pro 24 družic, dnes jich je maximální možný počet a to 32. Družice obíhají na střední oběžné dráze ve výšce 20200km nad Zemí. Nebudu vypisovat podrobnosti principu GPS systému, ten lze najít na mnoha a mnoha webech.

GPS družice - zdroj wikipedia.org

Zastavím se u části, která je důležitá pro náš projekt. Uživatele systému GPS lze rozdělit do dvou skupin: autorizovaní uživatelé a ostatní uživatelé.
Autorizovaní uživatelé jsou v podstatě pouze členové armády USA. Ti mají k dispozici zaručenou vyšší přesnost. Musí ovšem znát dekodovací klíče.

Ostatní uživatelé jsou všichni v civilním sektoru. Do této oblasti spadá veškeré použití, které pravděpodobně znáte.
Tento signál je tedy dostupný všem, bohužel i těm, kteří by jej mohli využít pro navádění zbraní – mezikontinentálních a jiných střel – s cílem destrukce. Proto byla zavedena COCOM omezení.

V systému GPS to znamená následující: přijímač GPS se musí vypnout pokud je přesažena výška 60 000 stop (18km) a zároveň rychlost vyšší než 515 m/s.

To by nebyl problém, protože oba limity najednou balón zcela jistě nepřekročí. Problém je v tom, že někteří výrobci GPS modulů si pravidla vyloží přísněji a přijímač se vypne při překročení jedné z těchto hranic. Pro nás by to znamenalo, že by se GPS přijímač vypnul ve výšce nad 18km.

Naštěstí existují i moduly, které COCOM omezení interpretují správně a jsou použitelné i ve výšce 30km. Takové tedy hledáme.
Při hledání informací narazil Martin na velmi zajímavou tabulku přijímačů, které prošli testem 60K feet. To nás tedy přivedlo k výrobci Trimble.

Prvním kandidátem přijímacího modulu GPS je:

12 Channel Lassen IQ GPS Receiver with DGPS - zdroj sparkfun.com

12 Channel Lassen IQ GPS Receiver with DGPS, ke kterému je zapotřebí ještě konektor Lassen iQ SMD Mating Header, kabel Interface Cable SMA to Lassen IQ Hirose HFL a anténa Antenna GPS Embedded SMA.
Celková cena těchto komponent je 80USD. Problém spočívá zejména v titěrných rozměrech komunikačního konektoru. Bude zapotřebí vyrobit spojovací desku a to bude stát čas a další prostředky.

Poté jsem nalezl podstatně novější modul od stejného výrobce, který je navíc osazen na desce:

Copernicus DIP Module - zdroj sparkfun.com

Copernicus DIP Module a k němu anténa Antenna GPS Embedded SMA. Cena těchto komponent je 87USD. Bohužel není v době psaní tohoto článku tento modul skladem a není známé, kdy bude.

Rozhodnutí, který modul zvolíme tedy zatím odsouvám.

Můžeme se tak odprostit od konkrétního řešení a podívat se na náklad jako celek.

Hlavní součásti jsou tedy:

• zdroj energie – baterie (nutná odolnost proti silnému mrazu)
• fligh control – řízení operací
• GPS přijímač – příjem pozice, vyšky, rychlosti
• vysílač telemetrie pozemnímu týmu – pravděpodobně systém XBee modulů
• záložní přenos telemetrie – zde by se mohl uplatnit GSM/GPRS modul, má ale mnoho omezení
• čidla – měření teploty vnitřní/vnější, zrychlení ap.
• foťák – bude snímkovat a natáčet Zemi

Pro lepší představu jsem udělal blokové schema elektroniky nákladu:

Je možné, že se ještě další věci přidají, ale v tuto chvíli se držíme tohoto schema. Dále budu postupovat po jednotlivých modulech.