GPS 수신기 기초

 

 

GPS 수신기 기초 

 

GPS 수신기는 일반적으로 위치를 추적하거나 찾기 위해 스마트 폰, 차량 관리 시스템, 군사 등에 사용됩니다. G lobal P ositioning S 템 (GPS)을 사용하는 위성과 지상국 측정 및 지구 위치를 계산하는, 위성 기반 시스템이다.

 

 

GPS는 NAVSTAR (Navigation System with Time and Ranging) GPS라고도합니다. GPS 수신기는 정확성을 위해 최소 4 개의 위성에서 데이터를 수신해야합니다. GPS 수신기는 위성에 정보를 전송하지 않습니다. 이 GPS 수신기는 스마트 폰, 운전실, 차량 관리 등과 같은 많은 애플리케이션에서 사용됩니다. 

 

GPS 작동 원리 

 

GIF 출처 : Wikipedia

 

GPS 수신기는 위성과 지상국의 집합을 사용하여 위치에 관계없이 정확한 위치를 계산합니다.

 

이 GPS 위성은 무선 주파수 (1.1 ~ 1.5GHz)를 통해 수신기로 정보 신호를 전송합니다. 이 수신 된 정보의 도움으로 지상국 또는 GPS 모듈은 위치와 시간을 계산할 수 있습니다.

 

GPS 수신기가 위치와 시간을 계산하는 방법

 

GPS 수신기는 GPS 위성으로부터 정보 신호를 수신하고 위성과의 거리를 계산합니다. 이것은 신호가 위성에서 수신기로 이동하는 데 필요한 시간을 측정하여 수행됩니다.  

 

GPS 거리 계산

Distance =  Speed * Time

 

Speed ​​= 빛의 속도와 거의 같은 무선 신호의 속도3 * 10 ^8

시간 = 신호가 위성에서 수신기로 이동하는 데 필요한 시간.

받은 시간에서 보낸 시간을 빼서 이동 시간을 결정할 수 있습니다. 

 

GPS 신호 시차

 

거리를 결정하기 위해 위성과 GPS 수신기는 동시에 동일한 의사 코드 신호를 생성합니다.

위성은 의사 코드를 전송합니다. GPS 수신기가 수신합니다.

이 두 신호가 비교되고 신호 간의 차이가 이동 시간입니다.

 

이제 수신기가 3 개 이상의 위성으로부터의 거리와 위치 (위성에서 전송)를 알고 있으면 Trilateration 방법 을 사용하여 위치를 계산할 수 있습니다 . 

 

GPS 모듈 

 

GPS 수신기

 

GPS 수신기 모듈은 표준 (National Marine Electronics Association) NMEA 문자열 형식으로 출력을 제공합니다. 기본 9600 Baud rate로 Tx 핀에 직렬로 출력을 제공합니다.

 

GPS 수신기의이 NMEA 문자열 출력에는 경도, 위도, 고도, 시간 등과 같이 쉼표로 구분 된 다른 매개 변수가 포함되어 있습니다. 각 문자열은 '$'로 시작하고 캐리지 리턴 / 줄 바꿈 시퀀스로 끝납니다.

 

예를 들면 아래와 같습니다.

 

 

$ GPGGA, 184237.000,1829.9639, N, 07347.6174, E, 1,05,2.1,607.1, M, -64.7, M ,, 0000 * 7D

$ GPGSA, A, 3,15,25,18,26,12``````````, 5.3,2.1,4.8 * 36

$ GPGSV, 3,1,11,15,47,133,46,25,44,226,45,18,37,238,45,26,34,087,40 * 72

$ GPGSV, 3,2,11,12,27,184,45,24,02,164,26,29,58,349,, 05,26,034, * 7F

$ GPGSV, 3,3,11,21,25,303,, 02,11,071,, 22,01,228, * 40

$ GPRMC, 184237.000, A, 1829.9639, N, 07347.6174, E, 0.05,180.19,230514``, A * 64
 

 

GPS 수신기 모듈의 입력과 출력 핀을 설명합니다.

 

GPS 수신기 모듈

 

 

• VCC : 전원 공급 장치 3.3 – 6V
• GND : 접지
• TX : 위치, 시간 등에 대한 정보를 제공하는 데이터를 직렬로 전송합니다.
• RX : 데이터를 직렬로 수신합니다. GPS 모듈을 설정하고자 할 때 필요합니다. 

 

GPS 모듈 확인

 

GPS 모듈과 PIC18F4550 마이크로 컨트롤러를 연결하기 전에 GPS 모듈의 출력을 확인할 수 있습니다. 이 문자열에서 경도, 위도, 시간과 같은 정보를 추출하여 위치 및 타이밍 정보를 찾을 수 있습니다.

 

이렇게하려면 USB- 직렬 변환기 또는 DB9 커넥터를 통해이 GPS 모듈을 PC에 연결합니다. 또한 GPS 모듈의 안테나를 적절한 위치에 두어야합니다. 

 

GPS 직렬 인터페이스

 

1. 이제 PC / 노트북에서 Realterm, Hyper 터미널, Putty 등과 같은 직렬 터미널을 엽니 다.
2. 9600 전송 속도로 PORT를 엽니다.
3. 단말기는 GPS 수신기 모듈에서 오는 데이터를 표시합니다.

 

GPS 수신기 모듈의 출력 데이터는 다음과 같이 시리얼 터미널에 표시됩니다.

 

 

위의 문자열에서 "$ GPGGA"로 시작하는 NMEA 문자열이 가장 많이 사용됩니다. 방향과 함께 시간, 경도, 위도 및 고도를 제공합니다. 이 정보는 시간과 위치를 찾는 데 도움이됩니다.

 

예를 들어  $ GPGGA, 184241.000,1829.9639, N, 07347.6174, E, 1,05,2.1,607.1, M, -64.7, M ,, 0000 * 7C 가 의미하는 데이터는 

 

이름	예	단위	기술
메시지 ID	$ GPGGA		GGA 프로토콜 헤더
UTC 시간	184241.000		hhmmss.sss
위도	1829.9639		ddmm.mmmm
N / S 표시기	엔		N = 북, S = 남
경도	07347.6174		dddmm.mmmm
E / W 표시기	이자형		E = 동부, W = 서부
위치 수정 표시기	1		GPS SPS 모드 수정
사용 된 위성	05		범위 0 ~ 12
HDOP	2.1		정밀도의 수평 희석
MSL 고도	607.1	미터	평균 해수면
단위	미디엄	미터
지오이드 분리	64.7	미터
단위	미디엄	미터
차이의 나이. Corr.	-		DGPS가 사용되지 않는 경우 널 필드
Diff. 참조 스테이션 ID	0000
체크섬	* 7C
캐리지 리턴 라인 피드	<CR> <LF>		메시지 전송 종료

 

 

참고

1. 이 문서의 처음 문서