WisBlock GPS 跟踪器应用指南

描述

该解决方案展示了如何使用 WisBlock RAK1910 GPS 模块以及 RAK4631 WisBlock Core 和 RAK1904 WisBlock 加速度模块创建 LoRaWAN GPS 跟踪器。成功加入 LoRaWAN 网络服务器后,RAK4631 将使用 RAK1904 加速度模块检查电路板的方向。每 10 秒检查一次电路板的方向,如果它处于触发位置,它将向 LoRaWan® 网络服务器传输 GPS 信息。

 

前期准备

#硬件

要构建此系统,需要以下硬件:

  • WisBlock Base(本示例使用RAK5005-O)
  • WisBlock Core(本示例使用RAK4631)
  • WisBlock Sensor(本示例使用RAK1904、RAK1910)
  • 网关(网关频段需与传感器模块频段一致,本示例使用RAK7258网关,频段CN470)
  • USB连接线
  • 锂离子或锂聚合物电池(可选)

 

#软件

  • Arduino IDE
  • RAKwireless Arduino BSP
  • SparkFun LIS3DH Arduino 库

注意:

您需要在室外或靠近打开的窗户才能接收 GPS 信号。如果您在室内测试 GPS 模块将无法工作。

硬件安装

#WisBlock GPS 跟踪器应用指南

该解决方案展示了如何使用 WisBlock RAK1910 GPS 模块以及 RAK4631 WisBlock Core 和 RAK1904 WisBlock 加速度模块创建 LoRaWAN GPS 跟踪器。成功加入 LoRaWAN 网络服务器后,RAK4631 将使用 RAK1904 加速度模块检查电路板的方向。每 10 秒检查一次电路板的方向,如果它处于触发位置,它将向 LoRaWan® 网络服务器传输 GPS 信息。

#前期准备

#硬件

要构建此系统,需要以下硬件:

  • WisBlock Base(本示例使用RAK5005-O)
  • WisBlock Core(本示例使用RAK4631)
  • WisBlock Sensor(本示例使用RAK1904、RAK1910)
  • 网关(网关频段需与传感器模块频段一致,本示例使用RAK7258网关,频段CN470)
  • USB连接线
  • 锂离子或锂聚合物电池(可选)

#软件

  • Arduino IDE
  • RAKwireless Arduino BSP
  • SparkFun LIS3DH Arduino 库

注意:

您需要在室外或靠近打开的窗户才能接收 GPS 信号。如果您在室内测试 GPS 模块将无法工作。

 

硬件安装

本章节为 WisBlock 传感器节点组装过程。

 

#LoRa天线安装

1、将LoRa天线接口对准并放置在RAK4631模块的LoRa天线接口搭接处。

GPS模块Figure 1: 安装LoRa天线

 

2、轻轻按压LoRa天线接口,将LoRa天线安装到RAK4631上。

 

#GPS天线安装

1、将LoRa天线接口对准并放置在RAK1910模块的LoRa天线接口搭接处。

GPS模块Figure 2: 安装GPS天线

 

2、轻轻按压LoRa天线接口,将LoRa天线安装到RAK1910上。

 

#WisBlock Core安装

1、将RAK4631模块上的连接器插头对准RAK5005-O CUP插槽上的连接器插座。保持连接器间平行,将其轻放在插座连接器相应的搭接处。

GPS模块Figure 3: 安装RAK4631

 

2、平行按压均匀施力,听到扣合声音后,扣压完成。

3、完成后,使用螺钉将模块固定在RAK5005-O上。

 

#WisBlock Sensor安装

1、将RAK1910传感器模块上的连接器插头对准RAK5005-O 插槽 A 上的连接器插座。保持连接器间平行,将其轻放在插座连接器相应的搭接处。

GPS模块Figure 4: 安装RAK1910

 

2、平行按压均匀施力,听到扣合声音后,扣压完成。

3、将RAK1904传感器模块上的连接器插头对准RAK5005-O 插槽 D 上的连接器插座。保持连接器间平行,将其轻放在插座连接器相应的搭接处。

GPS模块Figure 5: 安装RAK1904

 

4、平行按压均匀施力,听到扣合声音后,扣压完成。

5、完成后,使用螺钉将RAK1910与RAK1904模块固定在RAK5005-O上。

 

所有硬件安装后,如下图所示:

GPS模块Figure 6: 完整组装示意图

软件配置

本章节介绍WisBlock 传感器模块的软件配置。

 

#Arduino IDE的下载

使用Arduino IDE对WisBlock进行编码和编程。如果您还未安装Arduino IDE,可在Arduino官网中下载。

 

警告:

如果您所使用的操作系统为Windows 10:
请勿从Microsoft应用商店中安装Arduino IDE。请从Arduino官网中安装原始的Arduino IDE。Microsoft应用商店中的Arduino应用在使用第三方板支持包时存在问题。

 

如下图所示,可以看到Arduino IDE当前版本为V1.8.16。Windows、Linux和Mac OS X都有多个可用版本,选择正确的Arduino IDE版本并下载。

GPS模块Figure 7: Arduino IDE 版本示意图

 

#Arduino IDE的安装

本示例为在Windows PC中安装已下载的Arduino IDE。

1、单击“I Agree”。

GPS模块Figure 8: Arduino安装许可协议

 

2、单击“Next”。

GPS模块Figure 9: Arduino安装选项

 

3、单击“Install”。

GPS模块Figure 10: Arduino IDE安装路径

 

GPS模块Figure 11: Arduino IDE安装中

 

进度为100%后,Arduino IDE已成功安装,单击“Close”,退出安装过程。

GPS模块Figure 12: 成功安装

 

注意:

在Linux与Mac OS X中,没有安装过程。只是一个解压过程,然后就能够成功打开Arduino IDE 。

 

#Arduino IDE上的配置

Arduino IDE安装成功后。需要对Arduino IDE进行一些配置以便后续对WisBlock组装模块进行相关配置。

1、打开Arduino IDE。

2、进入“文件 > 首选项”。

GPS模块Figure 13: 首选项

 

3、单击图中图标,编辑“附加开发板管理器网址”,将WisBlock Core添加到Arduino板列表中。

GPS模块Figure 14: 修改附加开发板管理器网址

 

4、复制此URLhttps://raw.githubusercontent.com/RAKwireless/RAKwireless-Arduino-BSP-Index/main/package_rakwireless_index.json并粘贴至下图所示区域。如果已存在其他链接,将上述链接粘贴至新的一行。完成后,单击“好”。

GPS模块Figure 15: 添加RAKwireless WisBlock Core BSP

 

注意:

如果您使用的是Linux,需要通过“pip”安装“adafruit-nrfutil”。

sudo pip3 install adafruit-nrfutilpip3 install --user adafruit-nrfutil

 

5、重启Arduino IDE。

6、在“工具”菜单中打开“开发板管理”。

GPS模块Figure 16: 打开开发板管理

 

7、如下图所示,在搜索栏中键入“RAK”。将会显示出可添加到Arduino板列表中的可用RAKwireless WisBlock Core。选择以下板支持包以及相应的版本,并单击“安装”板支持包。

GPS模块Figure 17: 安装WisBlock Core

 

#烧录程序

1、将组装的WisBlock传感器模块使用USB连接线连接到PC上。

2、在Arduino IDE中,根据下图所示,选择WisBlock Core RAK4631板。

GPS模块Figure 18: 选择WisBlock Core RAK4631板

 

3、根据下图所示,选择示例项目。

GPS模块Figure 19: 选择示例代码

 

4、打开示例代码后,双击图中链接,安装示例代码中所需的代码库。

GPS模块Figure 20: 安装所需代码库

 

5、修改示例代码中的频段区域,本示例使用的为CN470。

GPS模块Figure 21: 修改频段

 

6、完成后,如下图所示,选择正确的串口并单击图中上传图标上传代码。

GPS模块Figure 22: 选择端口号

 

连接到RAK网关内置服务器


#前提条件

  • 传感器模块在LoRaWAN®网关覆盖范围之内。
  • 已登录商业网关。
  • 已在网关Web页面“LoRa Network > Network Settings”中设置网关"Mode"为“Network Server”,即表示使用网关内置服务器。
GPS模块Figure 23: 网关设置为内置服务器模式

 

  • 已在网关Web页面“Channel Plan”上配置需要的"Region"。本示例中频段为CN470,通道为80-87。
GPS模块Figure 24: 选择频段和通道

 

#创建应用并添加节点

1、在左侧导航树选择“LoRa Network > Application”。

2、输入应用名称,选择“Type 1 : Unified Application Key”,单击“Add”。

GPS模块Figure 25: 添加节点

 

3、设置应用参数。

GPS模块Figure 26: 设置应用参数

 

其中“Application EUI”和“Application Key”参数,从土壤电导率传感器示例代码中获取:

GPS模块Figure 27: 获取“Application EUI”和“Application Key”参数

 

注意:

  • 示例中使用的是OTAA加网方式,所以选用的是"OTAA keys"相关参数,根据实际选择“OTAA”或“ABP”参数。
  • Application EUI:在传感器示例代码中获取,切记需要删除各个数字前的“0x”以及“,”。
  • Application Key:在传感器示例代码中获取,切记需要删除各个数字前的“0x”以及“,”。

 

4、单击“Save & Apply”。

5、单击新建应用后面的"Edit",进入应用编辑页面。添加节点并设置如下参数,然后单击"Save & Apply"保存配置。

GPS模块Figure 28: 添加节点

 

其中“Device EUI”参数,从土壤电导率传感器示例代码中获取:

GPS模块Figure 29: 获取设备EUI值

 

注意:

  • 示例中使用的是OTAA加网方式,所以选用的是"OTAA keys"相关参数,根据实际选择“OTAA”或“ABP”参数。
  • Device EUI:在传感器示例代码中获取,切记需要删除各个数字前的“0x”以及“,”。

 

6、查看传感器模块日志以及RAK网关接收的上行数据。传感器模块日志:

  • 网关内置服务器侧设置完成后,传感器模块将自动加入网络。
  • 打开“工具>串口监视器”,可以到如下信息,表示该WisBlock 传感器模块已入网成功,并开始上传数据。
GPS模块Figure 30: 传感器模块日志

 

网关中上行实时数据:

  • 进入“LoRa Network > Application”。
  • 单击应用的“Edit”操作,进入应用设备界面。
  • 单击所选设备的设备名称或设备EUI链接,进入设备详情页面。
  • 单击进入“Live Device Data”页面,可查看实时上行数据。
GPS模块Figure 31: 网关接收的上行数据

 

注意:

  • 如果即使您确定加速度计已经在正确的触发方向上也没有GPS坐标传输if (abs(x - z) < 400),那么您需要检查RAK1910 GPS模块是否可以获得GPS信号。请查看这个初始 RAK1910 快速测试。
  • 在实例中,加速度计的检查周期为 10 秒。在实际的 LoRaWAN 部署中,按照 LoRaWAN 区域参数规范中规定的规定,这应该高得多。

 

#数据格式

发送到此示例代码的 LoRaWan® 服务器的数据具有以下格式:

  • Buffer[0] - 0x09(数据是 GPS 坐标的标头指示符)。
  • Buffer[1-4] - 以整数表示的纬度值。要获得浮点数的实际纬度值,这个整数必须除以 10000。
  • Buffer[5] - 它可以是与地理位置有关的“S”或“N”。
  • Buffer[6-9] - 以整数表示的纬度值。要获得浮点数的实际经度值,这个整数必须除以 10000。
  • Buffer[10] - 它可以是与地理位置有关的“E”或“W”。

 

如本实例中网关收到的数据为:09 00 16 51 6c 4e 00 b8 e3 4f 45。其中09为数据类型标识;0x00 0x16 0x51 0x6c为纬度值,0x4e为地理位置“N”,将该十六进制数据换算成十进制数据为 22.81108;0x00 0xb8 0xe3 0x4f 为经度值,0x45为地理位置“E”,将该十六进制数据换算成十进制数据为184.22779 ,即监测到的位置信息为(22° N, 184° E)。

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