物聯(lián)網(wǎng)GPS跟蹤器與運動警報和LoRaWAN

目的:

?實時獲取設(shè)備的GPS精確位置。

?使用加速計檢測設(shè)備運動。

?通過LoRaWAN和The Things Stack將位置和運動狀態(tài)發(fā)送到云平臺進行遠程跟蹤。

?當設(shè)備意外移動或進入/退出定義的地理區(qū)域(地理圍欄，如果平臺支持)時，配置警報。

先決條件:

?Arduino (C/ c++)編程基礎(chǔ)。

?電子學的基本概念。

?熟悉Arduino IDE或PlatformIO開發(fā)環(huán)境。

?了解LoRaWAN通信和物棧操作。

?具備GPS系統(tǒng)和具有地圖功能的物聯(lián)網(wǎng)平臺的基本知識。

所需材料和軟件：

硬件:

?WISBLOCK底座：RAK19003迷你底座板(用于緊湊便攜的設(shè)計)

?WISBLOCK Core: RAK4630 Nordic NRF52840(集成LoRaWAN遠程通信)

?WISBLOCK傳感器：RAK12033 IM-42652 6軸加速度計

?RAK12500 ZOE-M8Q GNSS GPS模塊

?其他組件/配件：

?RAK7268V2 WisGate Edge Lite 2 (LoRaWAN網(wǎng)關(guān))

?電池連接器電纜

?螺絲刀

軟件:

?Arduino IDE或PlatformIO

?用于RAK模塊的Arduino庫(例如RAKwireless_RAK4631_BSP)和用于GPS的特定庫(例如TinyGPS++， SoftwareSerial，如果GPS使用非硬件UART引腳)和加速度計(例如SparkFun_ICM-20948_Arduino_Library或類似)。

?RAK7268V2網(wǎng)關(guān)配置軟件。

?Things Stack(用于LoRaWAN網(wǎng)絡)和具有映射功能的云物聯(lián)網(wǎng)平臺(例如，Ubidots, Datacake, Cayenne MyDevices)上的帳戶。

學習成果:

?能夠?qū)崿F(xiàn)實時GPS跟蹤系統(tǒng)。

?具備檢測設(shè)備移動并作出反應的技能。

?掌握通過LoRaWAN傳輸位置數(shù)據(jù)，優(yōu)化物棧坐標的有效載荷。

?了解物聯(lián)網(wǎng)平臺上的地理數(shù)據(jù)可視化和地理圍欄配置。

?有優(yōu)化便攜式電池供電設(shè)備功耗的經(jīng)驗。

設(shè)置和實現(xiàn)步驟：

?硬件組裝：將RAK4631 (Core)模塊連接到RAK1903 (Mini Base Board)上。連接RAK12500 GPS模塊和RAK12033加速度計。連接電池線纜。

?開發(fā)環(huán)境配置：安裝Arduino IDE/PlatformIO，支持RAK4631板。為GPS和加速度計安裝必要的庫。

?節(jié)點編程(RAK4631)：

?編寫代碼初始化GPS模塊并獲取坐標(經(jīng)度，緯度，海拔)。

?配置加速度計來檢測運動(例如，使用加速度變化或活動/不活動檢測的閾值)。

?實現(xiàn)通過LoRaWAN發(fā)送GPS數(shù)據(jù)和運動狀態(tài)的邏輯。建議僅在有移動時發(fā)送數(shù)據(jù)，靜態(tài)時定期發(fā)送數(shù)據(jù)。

?優(yōu)化功耗：不需要恒讀時，將GPS模塊置于低功耗模式，或者間歇性地打開或關(guān)閉。使用微控制器的深度睡眠模式。

?網(wǎng)關(guān)配置(RAK7268V2)：將網(wǎng)關(guān)接入網(wǎng)絡，配置為與the Things Stack相連。

Things棧配置：

?進入Things Stack控制臺。

?注冊網(wǎng)關(guān)：添加RAK7268V2網(wǎng)關(guān)。

?創(chuàng)建應用程序：創(chuàng)建新的應用程序。

?注冊設(shè)備(RAK4631節(jié)點)：用其LoRaWAN憑據(jù)注冊設(shè)備。

?配置有效負載格式化器(解碼器)：編寫Javascript代碼，將GPS坐標和運動狀態(tài)從二進制有效負載解碼為JSON對象。Things Stack與可以使用這些數(shù)據(jù)的地圖平臺直接集成。

?與云物聯(lián)網(wǎng)平臺集成：將集成(例如“Webhook”或“MQTT”)添加到具有映射功能的物聯(lián)網(wǎng)平臺(例如Ubidots， Datacake)。

?測試：在室外測試設(shè)備，確保良好的GPS信號采集。移動設(shè)備并驗證地圖上的位置是否更新，移動警報是否按預期觸發(fā)。

挑戰(zhàn)和故障排除提示：

?GPS信號采集：GPS模塊可能需要時間來獲得初始定位(稱為“冷啟動”)，特別是在室內(nèi)或天空能見度較差的情況下?？偸窃趹敉鉁y試。

?GPS精度：根據(jù)信號質(zhì)量和環(huán)境，GPS精度可以從米到幾十米不等。為了獲得更高的精度，可以使用平均讀數(shù)或過濾器等技術(shù)。

?GPS功耗：GPS模塊是功耗最高的器件之一。實施積極的電源管理策略至關(guān)重要(例如，打開GPS僅幾秒鐘以獲取讀數(shù)，然后關(guān)閉它)以延長電池壽命。

?地理圍欄：實現(xiàn)地理圍欄可能很復雜。邏輯可以駐留在設(shè)備上(需要更多的處理和內(nèi)存)，也可以駐留在云平臺上(更簡單，但需要設(shè)備不斷向平臺發(fā)送數(shù)據(jù)以評估位置)。

評估標準:

?該裝置準確可靠地獲取和傳輸GPS位置。

?加速度計始終檢測運動。

?位置數(shù)據(jù)在物聯(lián)網(wǎng)平臺的地圖上正確地可視化。

?運動或地理圍欄警報會按預期觸發(fā)。

?電池壽命在預期用例中是可以接受的(例如，一次充電幾天或幾周)。

本文編譯自hackster.io