【正月工作】みちびき対応GPSをXbee接続した<屋外設置で室内受信>

例年12月からスキー活動量計を作りだすのですが、今年は、GPS衛星みちびきが秋から稼働開始した記念の年だったので、記念にみちびき電波を受信する電子工作をネタにしました。精度がGPSを補完したり、サブm級、サブcm級まであるので将来電子工作で楽しめると思います。秋月のキットはGPSを補完するモードまでですが、今までのGPSより精度がよくなっているはずで、3機受信でも±2mとなってます。
※本記事は2018年末でしたが、1年後の2020年に、RTKGNSSチップublox F9Pを2セット欧州から仕入れて
cm級GNSSで遊んでます。詳細は、こちらの記事群をご覧ください。残念ながら、日本のGNSS技術も欧米に後れをとっていることがわかりました。http://shinshu-makers.net/shinshu_makers/category/rtk/

正月中に屋外で精度確認してみます。iphoneのGPSも精度いいので比較してみます。

 

●秋月のGPS受信機キット 1PPS出力付き 「みちびき」3機受信対応
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09991/

秋月としては、力が入った製品らしく、ユーザーサポートが通常のGPSよりはるかに丁寧でだれでも接続して楽しめるようにPCのアプリまで用意してあります。
取説も丁寧で、これだけで接続は分ります。
http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/AE-GPS_manual_r1.05s.pdf

minGPS windows用PCアプリ
http://akizukidenshi.com/download/ds/akizuki/Mini_GPS_r3.zip

●みちびきとは、従来のGPSの精度を向上させるために打ち上げられた衛星4機

http://qzss.go.jp/technical/satellites/index.html
http://qzss.go.jp/overview/download/isos7j0000000bl4-att/qzss_pamphlet_201803a.pdf
①準天頂衛星システム4機構成ですが秋月のキットは3機しか受信できません
http://qzss.go.jp/overview/index.html

②衛星測位サービス

※2019年12月記 本記事は2018年12月の記事でしたが、みちびき対応GPSモジュールとiphoneのGPSの
精度がほとんどかわらなかったため、一度いじってやめました。そしてこの1年でcm級測位の業界で画期的なGNSSモジュールublox ZED F9Pが発売されて、300万円したRTKcm級の性能がたった5万円でcm級の実現が可能になりました。詳細はトラ技2019年2月号と10月号にありますが、信州MAKERSでも、さっそくF9Pをネタに冬の間にスキーターンの詳細な軌跡をローカルRTK方式で測定する準備を始めました。自動運転など待っている必要なく今すぐcm級の応用が世界で始まってます。農業トラクタの
自動運転が急速に普及しているそうです。日本はまた、世界に遅れをとりそうです。

【冬の工作】GPS_RTK技術の調査<cm測位でスキー軌跡測定したい>

【L-RTK】u-blox社ZED-F9Pキット届いた<Ardusimple製が安い>

【L-RTK】F9Pをu-centerで移動局(ROVER)設定<トラ技のおかげで簡単>

 

GPSを補う衛星測位サービス

みちびきからGPSと同一周波数・同一時刻の測位信号を送信することにより、GPSと一体となって使用し、安定した測位をすることができるサービスです。現在、衛星測位の主な誤差要因は、(1)衛星数が少ないことによる誤差と(2)電離圏による誤差 の2つがありますが、みちびきを利用することで、この2つの誤差が改善します。

http://qzss.go.jp/overview/services/sv04_pnt.html 
シグナルの種類
http://qzss.go.jp/overview/services/sv03_signals.html

 

②サブm級サービス
http://qzss.go.jp/technical/system/l1s.html#section02

 

●USBシリアル接続で動作確認 5分で完了
秋月のGPS受信キットAE-GYSFDMAXB
秋月のUSBシリアル変換キット AE-TTL-232R 3.3V/5V両対応
を仕入れて、ブレッドボード接続すればできあがりです。
GPSのRX=>USBシリアルのTX、GPSのTX=>USBシリアルのRX
シリアルの5VをGPSへ給電すればOKです。
5V入電してますが、シリアル通信レベルは3.3Vです。 

これで、miniGPSで受信すると ctrl+alt+sを押すと詳細設定がでデータの選択とLOGができます。我が家の屋外での受信状態ですが、194,195番がみちびきですが
3機目の193番がとらえられてません。

 

●Xbee送信で屋外に設置して屋内で測定
信州松本の屋外は寒いので、Xbeeで外の車の屋根の上に置いて10m程度離れた屋内でXbee受信できるようにしました。
XbeeのDIN(TX)をGPSのRX、XbeeのDOUT(RX)をGPSのTXに接続すればOKです。
電池は食うので単4 2本で、中華DCDCで5V昇圧してスイッチ付きです。

今回の用途ではXBEEは、数十~数百m送受信ができるのがBLUETOOTHより強みがでます。

●以後
GPS MNEA信号からスキーターンの軌跡が測定できるかを実験する準備をしていきます。

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