Riassunto analitico
L’attività di tirocinio riguarda la creazione di un sistema embedded GPS che sfrutta i più recenti protocolli di localizzazione permettendo, così, di raggiungere una precisione centimetrica.
Complessivamente sono state usate 3 componenti:
-Modulo LTE
-Microcontrollore
-Kit GPS
Il modulo LTE serve per connettersi a un server e scaricare le correzioni di posizione e inviarle al microcontrollore. Una volta che il microcontrollore ha memorizzato le correzioni, le elabora e infine le invia al kit GPS.
Nella fase iniziale di tesi sono stati studiati i vari documenti relativi ai protocolli di comunicazione e alle caratteristiche tecniche del modulo GPS.
Successivamente è stato testato il kit GPS con la sua applicazione dedicata, per capirne il funzionamento e per conoscerne i comandi principali. In particolare, del GPS, sono stati studiati i seguenti comandi per impostare la porta di comunicazione con il microcontrollore, cambiare la velocità di trasmissione dati, inserire la chiave per poter tradurre alcuni messaggi, generare messaggi di configurazione.
Il modulo GPS è stato testato sul PC, utilizzando il suo programma specifico, dapprima senza ricorrere alle correzioni. In assenza delle correzioni il GPS non ottiene una precisiono ottimale, a questo punto vengono attivate le correzioni raggiungendo così una precisione molto maggiore. Queste prove sono state fatte per acquisire confidenza con le modalità di funzionamento del GPS.
Nella fase successiva a queste prove si è passati allo studio della documentazione tecnica del modulo LTE. Capire le caratteristiche della scheda LTE è servito per individuare quali pin servissero per la fase di programmazione e per conoscere le modalità con cui poter inviare o ricevere i messaggi con il microcontrollore.
Si conette poi fisicamente l’unità LTE al microcontrollore, entrando nella fase di programmazione.
Vengono svolte le prime prove per verificare se la connessione tra le due componenti è corretta, fino ad arrivare alla gestione del flusso di messaggi tra il microcotrollore e il modulo LTE.
In seguito viene programmato il microcotrollore in modo tale da renderlo in grado di amministrare i messaggi per:
-impostare l’indirizzo “IP” e la porta” utilizzati dal modulo LTE
-impostare alcune credenziali per accedere al protocollo di invio delle correzioni
-connettere il modulo LTE al server MQTT
- iscrivere il modulo LTE ai “Topic” corretti per ricevere la tipologia di correzioni desiderate
Una volta che il microcotrollore memorizza i dati di correzione, si è reso necessario studiare le caratteristiche dei dati ricevuti, per essere in grado di manipolarli in modo funzionale.
I messaggi ricevuti dal modulo LTE vanno elaborati in modo da estrarne solo la parte utile da inviare al kit GPS.
Il protocollo MQTT per la ricezione dei dati è cifrato, pertanto il sistema GPS necessita di un’apposita chiave per la codifica delle correzioni inviategli dal microcotrollore. La chiave viene fornita dall’azienda stessa che realizza la scheda GPS.
Il passaggio successivo consiste nella prova del sistema completo per verificare se tutto funzioni correttamente.
Durante questa fase viene monitorata l’accuratezza dei dati di posizionamento del GPS dalla sua applicazione sul PC.Constatato che l’accuratezza, ricevute le correzioni giuste, arriva a un errore centimetrico, si passa alla fase conclusiva.
Viene realizzato un prototipo: una scatola contente tutte le componenti alimentata esternamente tramite powerbank.
Si procede con le prove finali in modo da poter osservare la precisione del sistema nel caso in cui venga posto su un oggetto che si muove.
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