GPS logger og telemetri system, version 3, 2007

GPS logger og telemetri system, version 3, 2007 Side 1 af 24

Introduktion Systemet består af en GPS modtager der monteres i modellen, en sender/modtager der overfører GPS signalet til jorden og et program der viser flyvedata løbende. Til model svæveflyvning er det mest interessante program SkyNavigator, som er udviklet af Christoph Mächler m.fl. i Schweiz. Programmet sælges til en symbolsk pris af ca 400 kr (80chf), hvorimod den tilhørende hardware er noget mere pebret... Derfor valgte vi at bygge/sammenstykke hardwaren selv. Der er også indbygget logger funktion, så man efter flyvningen kan tage et memory kort ud af modellen og se hele flyveturen i f.ex Google Earth, eller et af de mere specialiserede programmer som SeeYou. Nuværende version af GPS logning og telemetrisystemet er blevet udviklet henover vinteren 2006-2007 og forfinet henover flyvesæsonen 2007. Ingen læser en 24 siders beskrivelse så derfor det væsentligste først ;-) Hvordan bruges det i dagligdagen? 1. Tænd model incl. GPS/logger/telemetri 2. Tænd telemetri modtager 3. Tænd PDA 4. Start SkyNavigator, vælg flyveopgave (trekantbane) 5. Flyv! Side 2 af 24

Indholdsfortegnelse Introduktion... 2 Hvordan bruges det i dagligdagen?... 2 Indholdsfortegnelse... 3 Dokumenthistorik... 3 Moduler i systemet... 4 Telemetrisender... 4 GPS og Logger... 5 Logger... 6 Telemetri modtager... 6 Montering i model... 7 Start af GPS system den lidt længere version... 7 Opsætning af Bluetooth på PDA og konfiguration af SkyNavigator... 9 Opsætning af Bluetooth... 9 Start af Bluetooth forbindelse og SkyNavigator... 11 ooops, før man kommer så langt skal SkyNavigator konfigureres mht. COM port... 12 Valg af frekvens på sende/modtage moduler... 14 Frekvenstabel... 14 SD kort (Memory kort i logger)... 15 Konvertering til IGC og KML formater... 16 Navngivning af BlueTooth modul... 18 Hardware... 19 Bluetooth modul BlueSmirf... 19 GPS modul ETEK EB-85A... 19 Datalogger Logomatic... 19 Radiomodem UM96 433Mhz... 19 Interface til GPS... 20 Interface til RadioModem... 20 Sender antenne... 21 Modtager antenne... 21 Software... 22 SkyNavigator... 22 BroadComm BlueTooth software... 22 GPS setup... 23 Appendix A... 24 LPD-BAND Frequenzübersicht... 24 Dokumenthistorik Dato Version Beskrivelse Forfatter 8.September 2007 1.0 Initiel version ClausT 9.September 2007 1.1 Div. rettelser ClausT Side 3 af 24

Moduler i systemet Telemetrisender, GPS og Logger, yderst til højre Telemetri modtager (med indbygget batteri) Telemetrisender Antennen har et kort stykke coax i starten, og kan således bukkes her for at få den så lodret som muligt. Jumperrække med 5 jumpere, de første 3 fra venstre (ABC) benyttes til at vælge sendefrekvens. Side 4 af 24

GPS og Logger GPS modtager er monteret oven på loggermodulet. Antennen er den firkantede blok, og den skal i videst muligt omfang vende opad (dvs. modtager placeres vandret modellen, ikke lodret). 3V backupcellen er en CR1220 lithium celle, skal formentlig skiftes årligt (koster 10 kr). Den grønne cirkel viser GPS status dioden (grøn), blinker 1 gang i sekundet når GPS har lock. Den røde cirkel viser sender modulet forbundet, minus er markeret med en sort streg ind mod midten af modulet. (Benrækken hedder GND, PWR, TX, RX, TX-2, RX-2) Software opdatering af logger sker via de 6 sokler øverst i billedet. Side 5 af 24

Logger Logger modul, med to status dioder (røde cirkler). Memorykort er af typen SD 512Mb, monteres som vist på billedet. Telemetri modtager Modtager modulet er det samme som sendemodulet, men er her monteret med en gummiantenne. Forbindelsesprintet er også større, dels for at lave plads til et Bluetooth modul, dels for at støtte en indbygget batteripakke (4*800mAh nimh celler). Den øverste diode på Bluetooth modulet blinker når modulet er klar. Den nederste lyser permanent når der er etableret forbindelse til PDA. Side 6 af 24

Montering i model Sendemodul forbindes til GPS/Loggermodulet via alm. servostik, minus skal vende mod midten af modul (markeret med sort streg på stiftrækken). GPS/Loggermodul forbindes til modtagerbatteriet så det tændes/slukkes sammen med modellen. GPS modul skal vende opad og monteres rimeligt vandret. For optimal rækkevidde skal sende antennen være så lodret som muligt. Bo har placeret sendemodul bag vingen og boret et hul i kroppen så antennen sidder lodret på udvendig side. I Ventus har jeg sendemodulet monteret fremme i cockpit et og har næsten plads til en lodret antenne under canopyet. Start af GPS system den lidt længere version GPS/loggermodul forbindes til modtagerbatteriet (4-8V), og det første man vil se er at begge statusdioder på loggermodul (dvs. på bagsiden) står og lyser. Denne første fase initierer GPS modul til at køre 9600 og med de settings som SkyNavigator har brug for. Efter 5-8 sekunder slukker den ene diode, og nu venter loggeren på af GPS en får et lock. Når GPS har lock, blinker der en grøn diode på forsiden af modulet (1 blink/sekundet) Når GPS har lock, tager loggeren først klokkeslæt og derefter dato fra GPS en. Herefter blinker de to loggerdioder et par gange for at indikere at en ny logfil startes. Når opstarten således er klaret, kommer der et blink i en af de to dioder med ca 3 sekunders mellemrum som indikation af at der bliver skrevet til logfilen. Hvis dioderne står og blinker kontinuerligt, er det tegn på at logning ikke er startet, enten mangler SD kortet, eller også kan det være fyldt / defekt. Hvor hurtigt at GPS får et lock er afhængig af forhold som fri udsigt til himmel, hvornår den sidst har været tændt etc. Har GPS en været helt resat kan det tage op i mod et kvarter, men typisk har den lock inden for 1-2 minutter. Efterfølgende starter tager 8-40 sekunder, så i praksis får GPS en første lock under preflight check, og resten af flyvedagen er den på med det samme. Modtager forbindes også til en modtagerakku (4-6Volt), og der vil man kort efter opstart se en statusdiode blinke på bluetooth modulet. På PDA en starter man med at etablere bluetooth forbindelsen, og derefter starter man SkyNavigator. Når Bluetooth forbindelse er etableret, lyser den anden statusdiode på bluetooth modulet permanent. Man kan også sætte at den automatisk skal etablere bluetooth forbindelsen når skynavigator startes (og dermed tilgår comporten), men det har ikke fungeret helt stabilt for os, derfor bluetooth først, derefter skynavigator. Side 7 af 24

I SkyNavigator skal sættes hvilken com-port der benyttes, typisk hedder den COM8 men det kan man checke i bluetooth settings. NMEA GPS_Taktfrequenz sættes til 2 (det står den til standard) GPS en leverer 2 updates i sekundet. Man SKAL have GPS lock når man starter SkyNavigator, hvis der ikke er lock, så dropper SkyNavigator forbindelsen (og dioden på bluetooth modulet slukker). Side 8 af 24

Opsætning af Bluetooth på PDA og konfiguration af SkyNavigator Den her viste bluetooth opsætning forudsætter at der er BroadComm BlueTooth software på PDA en, hvilket er det vi har bedst erfaringer med. Opsætning af Bluetooth Tænd bluetooth (hvis jeg ikke slukker efter brug, bliver batteriet tømt på få dage i standby mode) Nu kan der forbindes til SkyNavigator modtageren ved at gå i Bluetooth manager og vælge New og herefter Explore a Bluetooth device (Telemetrimodtager skal også være tændt) Side 9 af 24

Tryk NEXT, og efter et stykke tid skulle skulle der dukke en BlueRadios op = bluetooth modulet på SkyNavigator modtageren (der er to på min skærm det er fra tidligere test). Vælg BlueRadios og vælg servicen COM0, bliver du bedt on en pinkode/password er den default (uden anførselstegn, bare ordet default) Telemetrimodtageren er således forbundet og klar til brug. Side 10 af 24

Start af Bluetooth forbindelse og SkyNavigator Klik på ikon (klik og hold) og vælg connect Hvis der spørges om adgangskode er den default (uden anførselstegn) Når forbindelsen er oprettet, er der en permanent tændt diode på telemetrimodtageren. Når forbindelsen er oprettet startes SkyNavigator, og bjælken i nederste højre hjørne skal gerne stå og skifte imellem grøn og rød. Man kan også gå ind i GPS settings og se de løbende GPS data. Side 11 af 24

På første faneblad skal der i status står Open=true, Baudrate=4800 og Protocol=1. På fanebladet Navi kan man se GPS data som de modtages. ooops, før man kommer så langt skal SkyNavigator konfigureres mht. COM port For at se hvilken COM port man får forbindelsen på, skal man ind i Bluetooth settings, fanebladet services, vælg service serial port, og vælg advanced Side 12 af 24

Her er det værdien i Outbound COM port der skal bemærkes, normalt hedder den 8, men på min pda har jeg flyttet den til 6 pga. jeg har en indbygget GPS på com 8. Herefter konfigureres SkyNavigator med COM porten Side 13 af 24

Valg af frekvens på sende/modtage moduler Frekvensvalg sker via tre jumpere på modulerne. Der er 8 mulige frekvenser, iht. tabellen i manualen. Tabellen er ikke super nem at læse... men 0 betyder lus monteret, og så er kombinationerne listet i omvendt rækkefølge.. Jeg har sat navn udfor de frekvenser vi starter med. Frekvenstabel CBA=000 (0) 430.2000 MHz CBA=001 (1) 431.4288 MHz (Jørgen) CBA=010 (2) 431.7360 MHz (Bjarne) CBA=011 (3) 430.5072 MHz CBA=100 (4) 434.6940 MHz CBA=101 (5) 434.2332 MHz CBA=110 (6) 433.1580 MHz (Bo) CBA=111 (7) 433.9260 MHz (Claus) I Appendix A er en oversight over kanalnumre/frekvenser, som f.ex. benyttet af Picolario, så vi kan undgå konflikter med den. Side 14 af 24

SD kort (Memory kort i logger) Der benyttes et 512Mb SD kort, 1Gb og 2Gb kan formentlig også bruges, men det er ikke testet. Hvis kortet skal formateres, så skal det formateres med FAT (ikke med FAT32). Side 15 af 24

Konvertering til IGC og KML formater Logfilerne bliver gemt på SD kortet i formatet ÅÅMMDDLL.log hvor LL er et løbenummer for dagen. Det er standard NMEA der gemmes, for konvertering til IGC eller KML filer, så hent GPSBABEL programmet fra www.gpsbabel.org Når du har udpakket programmet så start GPSbabelGUI. Denne fejl kommer nogle gange ved konvertering til IGC, den kan ignoreres da filen dannes korrekt. Side 16 af 24

Side 17 af 24

Navngivning af BlueTooth modul Man kan skifte navnet på BlueTooth modulet, så man kan se forskel på hvem der hvem. Connect til Bluetooth modul fra din PC eller PDA du skal bruge et terminalprogram om et øjeblik. I Hyperterminal forbinder du med 9600-8-n-1 til den COM port bluetooth er aktiv på. Tast +++ for at komme i command mode på Bluetooth modul. OK Tast ATSI,2<CR> (<CR> = Enter) Tast ATSN,GPS-Claus-T<CR> (Max 16 karakters navn) Side 18 af 24

Hardware Bluetooth modul BlueSmirf Modulerne er købt hos Sparkfun, se dataark BlueSMiRF-v1_1_rev2.pdf Før installation, skal de have en loddeklat på bagsiden for at deaktivere RTS/CTS. Kun de fire midterste ben benyttes pwr,gnd,tx,rx, de yderste cts/rts benyttes ikke. Modulerne kan konfigureres med AT kommandoer se dataark BlueRadios_ATMP_Commands_Rev_3.5.2.1.4.0.pdf GPS modul ETEK EB-85A Modulerne er købt hos Sparkfun, se dataark i folderen ETEK GPS. Til konfiguration kan programmet MiniGPS benyttes, det bedste er dog NMEA-View, vælg GPS typen i-blue747. GPS kører default 38400 baud, så den skal omkonfigureres til 9600 baud. Dette er nu indbygget i loggerprogrammet, men kan også foretages via NMEA-View. Datalogger Logomatic Logomatic er købt hos Sparkfun. Se datablad i folderen Logomatic. Software er modificeret til at håndtere den valgte GPS, original software, compiler og modificeret software ligger i samme folder. Der ligger også en trial licensnøgle til compiler version 1.5, som jeg har benyttet da jeg ikke kunne få loggersoftwaren til at compilere korrekt i version 1.7 som jeg ellers havde fået en 30 dages trial-licens til. For at kunne overføre softwaren skal man have et LPC-IPC interface, købes hos Sparkfun, diagram ligger i folderen Logomatic. LPC-Flash-Utility fra Philips benyttes til at overføre softwaren. Radiomodem UM96 433Mhz Radiomodem er købt hos Sparkfun, se datablad i folderen RadioModem. Side 19 af 24

Pin E er permanent luset over, den betyder N i paritet (ingen). Pin D skal luses hvis man ønsker at benytte RS-232 udgangen (når man sætter et DB9 stik på modtageren istedet for BlueTooth.) Interface til GPS Interface til GPS er hjemmestrikket. Tegning i Eagle format ligger i folderen Interface. Det består af en 3.3V spændingsregulator til GPS forsyning, et 3V backupbatteri til GPS, interface stik til GPS samt interface stik til radiomodem. En grøn LED er forbundet til PPS (Pulse Per Second) signalet fra GPS en, så når GPS har lock kommer der et blink i sekundet. Interface til RadioModem Interface til RadioModem er hjemmestrikket. Tegning i Eagle format ligger i folderen Interface. Det består af en 5.0(Sender)/3.3V(modtager) spændingsregulator, samt føring af signaler fra radiomodem til loddeøer for montering af signalledning/bluetooth/db9 stik. Det kan designes mindre hvis der laves en version til hver variant, men for at holde det nemt, blev samme print benyttet til det hele, og overskydende skåret af. Printet monteres oven på det 9 pin udtag der er fra radiomodem. Pindene på radiomodem varmes bagfra og skubbes op, kanten af plasticstikket trimmes ned, så kan printet monteres. Side 20 af 24

Sender antenne Er lavet af et SMA stik (fra Thomas Scherrers rodekasse tak), hvor der er loddet en 0.5mm pianotråd på coaxen. Længde af antenne (fra coax skærm stopper) 17cm (kvartbølge). Modtager antenne De medleverede gummiantenner benyttes Side 21 af 24

Software SkyNavigator SkyNavigator kræver at Microsoft.Net Compact Framework 2 service pack 2 er installeret. Men på min PDA kunne jeg ikke komme ind i parameter opsætningen i SkyNavigator hvis jeg ikke installerede Microsoft.Net Compact Framework 2 først, og så derefter service pack 2 til samme. Serienummeret bliver dannet udfra PDA ens serienummer, så man skal ikke være bange for at installere/resette et par gange for at få tingene til at virke. Din PDA skal stå til German (Switzerland) i regional settings, ellers går der kludder i nogle ting (Schweiz benytter punktum til decimaltegn istedet for komma) BroadComm BlueTooth software Vi erfarede at Bluetooth softwaren på Bo s PDA (HP hx2490) var en del bedre end det jeg havde på min Fujitsu Siemens pocket Loox N560. Lidt søgen på nettet gav løsningen på dette, det var godt nok til en Dell Axim V51 (taget fra en V50), men det passer også på en N560. Dog måtte jeg lave en rettet version til min N560, da den har en indbygget GPS på COM8, så hvis man installerer cab filen til N560 så kommer bluetooth til at ligge på COM6. Side 22 af 24

Installations rækkefølge på en pocket Loox N560 (fujitsu siemens) Cold reset restore af factory defaults alt slettes..net CF2 sp0 installeres via pc/active sync Sky navigator 3.1 Sprog-fil + registrerings nøgle.net CF2 sp2 - installeres via pc/active sync TomTom 6 (skal installeres før Bluetooth drivere, da den ellers overskriver nogle drivere med forkerte versioner) U-Blox (GPS manager til nogle af mine andre GPS moduler) Task manager (smart utility bla. til at redigere registry) Axim wireless power manager Axim (BroadComm) Bluetooth software GPS setup GPS skal køre 9600 baud, og sende følgende NMEA sekvenser: GGA, RMC, GSA og ZDA. Der opdateres to gange i sekundet, fire er mulig men først når SkyNavigator programmet understøtter 9600 baud istedet for 4800 baud. Initiering kan ske fra PC via NMEA-view program (og RS-232 level converter), så for at slippe for det, er det nu programmeret direkte ind i Logger softwaren, så den fornødne initiering af GPS modulet altid sker. Der startes på 38400 baud, og der sendes: $PMTK314,0,1,0,1,5,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,5,0*28 (NMEA Sentences GGA(1), GSA(5), RMC(1), ZDA(5) hvor 1 betyder hver update og 5 kun hver 5 update) $PMTK300,500,0,0,0,0*28 Update frequency = 500ms = 2hz Derefter skiftes til 9600 baud, og samme initiering sendes igen, resultatet er at GPS er konfigureret rigtigt uanset om den koldstarter på 38400 baud, eller står rigtigt på 9600 baud. $PMTK251,9600*17 $PMTK314,0,1,0,1,5,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,5,0*28 $PMTK300,500,0,0,0,0*28 Side 23 af 24

Appendix A LPD-BAND Frequenzübersicht Kanal Nr. Frequenz (MHz) Kanal Nr. Frequenz (MHz) 1 433,075 36 433,950 2 433,100 37 433,975 3 433,125 38 434,000 4 433,150 39 434,025 5 433,175 40 434,050 6 433,200 41 434,075 7 433,225 42 434,100 8 433,250 43 434,125 9 433,275 44 434,150 10 433,300 45 434,175 11 433,325 46 434,200 12 433,350 47 434,225 13 433,375 48 434,250 14 433,400 49 434,275 15 433,425 50 434,300 16 433,450 51 434,325 17 433,475 52 434,350 18 433,500 53 434,375 19 433,525 54 434,400 20 433,550 55 434,425 21 433,575 56 434,450 22 433,600 57 434,475 23 433,625 58 434,500 24 433,650 59 434,525 25 433,675 60 434,550 26 433,700 61 434,575 27 433,725 62 434,600 28 433,750 63 434,625 29 433,775 64 434,650 30 433,800 65 434,675 31 433,825 66 434,700 32 433,850 67 434,725 33 433,875 68 434,750 34 433,900 69 434,775 35 433,925 - - Side 24 af 24