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Autor Tema: Topografía Vial - Arma tu propio GPS con Arduino  (Leído 273 veces)
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Titohc
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« : Abril 01, 2017, 12:15:58 »

Hola quería compartir con Uds. La estructura de como podes crear tu propio GPS para aplicaciones de Topografía Vial.

Introducción:
Cuando un topógrafo vial debe identificar un Punto Fijo, Punto Auxiliar, un Vértice, una Alcantarilla, un lugar donde una maquina deberá ir a trabajar, hoy tiene una excelente herramienta online como lo es el Google Earth; pero le está faltando un elemento muy necesario como es el GPS (y no el que se vende en cualquier parte; sino uno más sencillo).

No todos los Topógrafos Viales cuentan con una Estación Total, o con U$S 350.- para comprar un GPS de mano. Es por eso que montaremos nuestro propio GPS por dos mangos. Manos a la Obra!

Placa de Arduino: Es importante saber que la placa de Arduino a usar, para evitar electrónica complementaria es el Arduino UNO (Clon) NHduino.

Arduino Uno Nhduino Compatible Atmega328 … $ 150.-

Módulo GPS de Arduino
Placa Modulo Gps Neo-6m Con Antena Arduino Pic Atmel 50 Ch … $ 499.-

Display LCD: para lograr ver los datos “más necesarios”. Escogeremos un Display LCDx4 o como en mi caso un Display Nokia 5110.
Display Lcd Arduino Pic Arm Nokia 5110 Spi 84x48 Monocromo … $ 95.-

Para las conexiones:
Tira De 40 Pines Recto Macho 2.54 mm … $ 8.-
Tira De 40 Pines 90 Grados Macho 2.54 mm … $ 13.-
Kit 40 Cables Para Protoboard Macho Hembra 30cm Arduino … $ 70.-
Conector Clip para Bateria 9v (sin ficha jack) … $ 10.-
Switch On/off Llave Power Slim … $ 50.-
Cable para audio rojo/negro 0,50 m … $ 5.-

Bueno ahora comienza el problema que es escoger el contenedor donde pondremos la electrónica. En mi caso usé el envase de una lavandina GEL por su forma ergonómica. Recuerdo que mi señora me decía ¿Qué te pasa que estas tan pulcro últimamente con la cocina?, pensaría que quería SEXO!!!!. No; en realidad, necesitaba que se acabe el limpiador para usar el envase. Estoy seguro que vos podrás mejorarlo según tu gusto y disponibilidad de dinero.
 
Aclaraciones previas
Si vos queres cambiar con otro Display u otro Arduino UNO es tu elección, pero no te lo recomiendo. Porque cuando intenté cambiar la placa de Arduino me complicó las cosas.
 
Hasta aquí nuestro GPS Tiene un costo total en componentes de $ 900.- creo que la diferencia en costos salta a la vista. Si buscas bien en MercadoLib. Seguro logras bajar el costo.

Los gastos de ENVÍO es un gran problema. Según donde vivas necesitaras comprar todo por medio de MercadoLib. En muchos casos el gasto de envío supera al costo del componente. Por ello te recomiendo que compres online todo en un mismo lugar. Si no recuerdo; mal en los foros, una de las reglas es que no podemos publicitar nombres, por eso no te digo donde comprar todo junto.

Bueno acá detengo este tutorial para que vos puedas hacer todas las preguntas que quieras y tengas tiempo de hacer las compras necesarias.

Mientras vos preguntas o compras todo, yo me preparo con las imágenes de como armar nuestro GPS para Topografía Vial.

Lista Visual de los Componentes


Para el próximo sábado 08 de abril del 2017 agrego aquí mismo la ultima parte ARMADO y ensamble de nuestro GPS Topográfico. Si puedo lo agrego antes.

Te deseo lo mejor!.
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Que el conocimiento jamás tenga un dueño y siempre exista la libertad de nuestra imaginación a la hora de crear.
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« Respuesta #1 : Abril 01, 2017, 03:22:05 »

Buena idea,

Tengo algunas preguntas, basadas en mi ignorancia  duda .

¿La exactitud que te da ese GPS es la mínima necesaria para lo aplicación que le quieres dar?

Veo en la hoja de datos que usando SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS) tiene una exactitud de 2m.

Los que he visto, pero que cuestan, no sólo un ojo de la cara, sino todos tus órganos, tienen una exactitud menor a 50cm, o incluso llegan al rango de los 8cm

A parte del aprendizaje que se obtiene al realizar un proyecto como estos, ¿Cuál es el beneficio para el usuario final si puede obtener los mismos resultados con el GPS del Smartphone?

En el caso de google maps, aparte del GPS usa información de las redes wifi cercanas, y datos de la antena celular a la que estás conectado. En estos momentos me ubica a unos centímetros de la ventana, listo para caer al vacío.

¿Crees que se puedan conectar varios de esos GPS y colocarlos a distancias previamente conocidas para poder bajar de los dos metros?

Por ejemplo, me imagino colocar 4 de ellos en una estructura cuadrada, o incluso agregar un quinto en el centro de la estructura.

Es viable o es completamente inútil.

Saludos.
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pk2cmd -PBrain -FPonte_a_trabajar.hex -M
Not Success
Brain device not found
Titohc
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« Respuesta #2 : Abril 01, 2017, 06:34:40 »

Hola tsk

¿La exactitud que te da ese GPS es la mínima necesaria para lo aplicación que le quieres dar?
Veo en la hoja de datos que usando SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS) tiene una exactitud de 2m.
Los que he visto, pero que cuestan, no sólo un ojo de la cara, sino todos tus órganos, tienen una exactitud menor a 50cm, o incluso llegan al rango de los 8cm

Pregunta 1
He notado de mis prácticas que la exactitud varia a partir de dos variables
Variable 1 La exactitud en el medio del campo alejado de las zonas urbanas es superior
Variable 2 Cuando recomiendo un Display con respecto de otro es que me permite ver todos los decimales de la Coordenada.
Si anoto -33,9999 en lugar de -33,99993456341 la precisión será más exacta en el segundo caso.

A parte del aprendizaje que se obtiene al realizar un proyecto como estos, ¿Cuál es el beneficio para el usuario final si puede obtener los mismos resultados con el GPS del Smartphone?

Pregunta 2
Linda pregunta. Es según como quieras verlo.
Hice mi propio Software con ANDROID STUDIO y al principio usaba ese con mi celular. Pero la tarea de un topógrafo es muy variada. Podes ser topógrafo en un túnel de subte, en el medio de la montaña, cuanto lugar inhóspito se te ocurra. Y las baterías son muy importantes.

El celular (proyecto con el que comenzó esta historia) era “algo” molesto. Veamos porque:
- Te consume más rápido la batería, pones el aparato en riesgo de perderlo o que se te caiga en la maleza, o mientras estas escribiendo estas recibiendo un llamado, o te molesta siempre obligándote a registrarte, actualizarlo, etc, etc, etc. (Si es que no sabes cómo desarrollarlo en Android Studio).

- Cuando bajas a supervisar una alcantarilla o un camino intransitable dejamos el celular en nuestro vehículo, por todo lo comentado. Todo eso hizo que piense en algo que si se me cae entre los yuyos lo vea, no me consuma batería y si lo pierdo no me arrepienta de perder todos mis contactos.

- Por último las pruebas que hice con mi smartphone obtuve los mismos resultados pero los riesgos entre perder uno y otro son muy distintos.

En el caso de google maps, aparte del GPS usa información de las redes wifi cercanas, y datos de la antena celular a la que estás conectado. En estos momentos me ubica a unos centímetros de la ventana, listo para caer al vacío.

Pregunta 3
Como te dije antes; mis pruebas variaban mucho en ciudad que en el campo.
Me hiciste acordar que cuando instalé mi primer aplicación versión FREE sentí el deseo de azotar el celular contra el piso. Por ello hice mi versión propia con Android Studio. Pero hoy estoy mucho más contento con mi GPS individual y específico.

¿Crees que se puedan conectar varios de esos GPS y colocarlos a distancias previamente conocidas para poder bajar de los dos metros?
Por ejemplo, me imagino colocar 4 de ellos en una estructura cuadrada, o incluso agregar un quinto en el centro de la estructura.
Es viable o es completamente inútil.

Pregunta 4
Intentando comprender esta pregunta percibo que tu intensión es hacerte fuerte en una zona urbana, no es mi caso; todo lo contrario. Pero supongamos que yo necesito la exactitud urbana. En lugar de instalar tantos GPS haría otra cosa. El cálculo de poligonales es exagerado.

- Tomo un vehículo,
- Elijo 5 puntos de la Ciudad muy distantes entre ellos.
- Marco con “marcador indeleble” donde apoyaría mi celular con el GPS activo, tomo la coordenada que me dé. Luego identifico la coordenada que me da el Google Hearth calculo su diferencia entre cada punto conocido y obtengo un Coeficiente.
- Vuelvo a repasar los puntos (es por eso que debemos tener el punto marcado con indeleble) y le aplico el coeficiente y me debe dar “exactamente” iguales.
- Para terminar trazo un nuevo recorrido y compruebo su exactitud con nuevos puntos.  (Según como andes en matemáticas) lograras que ese coeficiente obtenido te tendría que dar una exactitud del 100%100.

Es importante que el coeficiente sea primero en Latitud luego en Longitud y promediándolos deberás pasarlos a Grados, Minutos, Segundos y Centésimas de segundos de ese modo obtendrás el punto X exacto. Con todo eso haces tu propia aplicación con Android Studio y listo.

 Cool Debo de reconocer que responderte esta última pregunta me ha despertado muchas aplicaciones. Pero este post no tiene por objeto esas aplicaciones  police Wink

Suerte!
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« Respuesta #3 : Abril 02, 2017, 09:24:01 »

Quería mejorar la respuesta de la Pregunta Nr.2 que consideré interesante como información.
No le escapa a nadie la dependencia del celular en la mano de cualquier individuo, con solo pararse en la calle y observar un poco.


Posee una pantalla que te permite volcar mucha más información
Cambiar pantallas para ver más datos
Escribir de donde es ese “punto fijo” (Ej. Cabezal Sur del Puente sobre Ruta N° 12 – Latitud y Longitud Progresiva PK 12300)
Puedo sacar la fotografía del lugar y tomar coordenadas TODO con un mismo aparato.

Si vos sos un topógrafo urbano y deseas tenerlo en tu propio Smartphone, solo necesitaras aprender muy bien a programar: Android Studio, Crear Ventanas en una misma aplicación, ListView, SQLite CRU. Cuanto mayor sea tu conocimiento en esta herramienta; mayor y mejor será tu resultado.

Mi experiencia me dice que si usas las aplicaciones gratuitas del mercado, solo sentirás frustraciones.
Por este motivo terminarás convencido que es mejor hacerlo a tu imagen y necesidad. Por todo esto. La decisión va en el gusto personal de cada uno. Yo me quedé con mi GPS en mi envase de lavandina en gel dada mi experiencia y necesidad personal.

Te deseo tu mejor elección.

Cultura general:
Con respecto a la exactitud de un punto X solo quiero recordarles que nuestras coordenadas Gauss Kruger, (geodésicas o Cartesianas) todo ira de la mano de un coeficiente a partir de un punto de referencia conocido. Ya nuestros Puntos Poligonales del viejo IGM han quedado en desuso, como seguro quedaron en desuso los catastrales urbanos.

Todo viene apoyado de coordenadas satelitales, por ello para lograr sacar una fotografía con un Dron desde una pequeña ventana del baño de un edificio es la tarea más sencilla a partir de estos coeficientes de referencia. (recordemos las correcciones de Fotogrametría y los planes de vuelo) solo así; deberemos alcanzar bien la exactitud de un punto x.
La poligonal a través del cálculo de potenot realmente es exagerado. Todo esto de la exactitud solo para marcarle a una cuadrilla de caminos viales donde debe ir para reparar un camino obstruido; considero realmente una total exageración de recursos.

Es el caso de un Parapentista que cayó en el medio de un campo y se encuentra perdido sin saber cómo indicar donde está ubicado, no necesita de la exactitud sino del punto del encuentro.

Volviendo a la Electrónica
No respondí  completamente la pregunta de TSK (si podía hacer una poligonal con 4 GPS y un quinto GPS central). Todo se puede; transmito la señal por medio de un modulo WIFI ESP8266 con antena 1Km y ese Dron, o vehículo estará perfectamente localizado dentro de la poligonal trazada.

Siempre en el rango del Km, salvo que la amplíe con repetidoras del mismo componente, pero realmente todo esto es mucha logística que debería ser tratada en otro post y con mucha claridad de objetivos.

Pero en lugar de 5 GPS basta con 3 desarrollando una triangulación y uno central en movimiento; por el cual calcularé su ubicación precisa. Es de este modo que los coeficientes y la triangulación me permitirán alcanzar una real ubicación del punto en cuestión.

Tema ampliamente usado para detectar transmisiones terroristas con radiofrecuencia. Ellos saben en qué edificio están transmitiendo pero un Topógrafo del IGM (actual IGN) sabría en que piso del edificio y en qué cuarto del departamento está ese equipo de radio. Todo va de la mano del famoso y dichoso cálculo del coeficiente de error y una clara triangulación.
 
Un cordial saludo.
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« Respuesta #4 : Abril 08, 2017, 07:41:45 »

Segunda Entrega: Armado de nuestro GPS para Topografía Vial

Buenos Noches. Ahora comenzaremos con la preparación del armado

Placa de Arduino (Clon): Deberás encontrar algún técnico en televisión de tu barrio para que te suelde los pines según esta imagen y algunos cables necesarios para la conexión.
Por este motivo nos sirve la Placa Clon. Si observas la original de Arduino. Carece de expansión de entradas y salidas lo que te obligaría a realizar conexiones externas que complican el ensamblado de cada módulo.

Este prototipo de GPS ha sido usado durante 4(cuatro) horas ininterrumpidamente sin presentar ningún tipo de problema.


Armado del Switch (On/Off) Encendido/Apagado: Según sea el gabinete que has escogido para armar tu GPS y donde quieras ubicar la tecla On/Off  será la longitud del cable de audio (Rojo/Negro) que vas a usar. Pedile a tu técnico que te coloque en los terminales un “termocontraible”.


Para alimentar el Circuito no le pongas una batería de 9v usada, sino nueva y de Excelente Calidad. Yo le puse una que tenía en mi escritorio y no anduvo. La cambié por una de buena marca y el Loco anduvo PERFECTAMENTE!
Corta en dos segmentos los pines  de 90 Grados y que te lo suelden en lugar de los pines rectos; tanto en el Display como en el Módulo GPS.


Ensamblado de los módulos. Bueno Ahora tenemos TODO para comenzar a ensamblar nuestro GPS. Preparate el mate o el Café que largamos!.

Armado del módulo GPS (Conectar los cables según la imagen)


En la próxima entrega de la semana próxima. No resta darle vida a nuestro Frankestein le está faltando dos cosas: Los rayos de la Tormenta y el Alma o Espíritu. Por ahora es simplemente un cuerpo inerte.

Te deseo lo mejor!
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« Respuesta #5 : Abril 15, 2017, 09:18:53 »

ÚLTIMA ETAPA (Instalación del Software - Firmware)

Comentarios finales
Si sabes operar con una Estación Total y un PC como Topógrafo Vial. No tengo duda alguna que lograrás superar esta etapa que puede resultarte (al comienzo) confusa o imposible de realizar.
No pases al próximo paso sino estas seguro del paso en el que estas. Cualquier duda estaremos todos para darte una mano.


Software/Sketch/Aplicación

Instalar el Entorno Arduino:
En el video que te dejo explica cómo instalar el Entorno por el cual podremos luego grabar el programa en la Placa de Arduino, para hacer funcionar nuestro GPS.
https://www.youtube.com/watch?v=cwNcKnKDj_M&spfreload=10

Drivers (FTDI)
Como nuestra placa es la que se denominan Clon, te recomiendo ver estos videos de distintos autores que te explican cómo hacerlo.
https://www.youtube.com/watch?v=F4ar5sjbZFg&spfreload=10
https://www.youtube.com/watch?v=F0Np1yDdLQs&spfreload=10

Instalación de los Drivers para el uso del Display
https://www.youtube.com/watch?v=I4hiq6g01HU&spfreload=10

Instalación de los Drivers para el uso del GPS
https://www.youtube.com/watch?v=Wi0L_0c3-jc&spfreload=10

Luego cuando quieras perfeccionarlo más adelante te recomiendo que veas este video. Para ese momento podrás seguir solo.
https://www.youtube.com/watch?v=dy2iygCZTIM&spfreload=10

Bueno solo me resta decirte que si yo he logrado hacerlo. A partir de una necesidad personal, sin duda alguna se perfectamente
que vos también podrás lograr tener tu propio GPS.

Te deseo lo mejor!
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« Respuesta #6 : Abril 15, 2017, 09:39:04 »

Este es el Firmware/Programa/Aplicación que te permitirá ver tus Coordenadas en el Display

Una vez que logres tu objetivo comienza el armado en el contenedor que tu hayas escogido.

Código:
// Unidad de GPS Topografico

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_PCD8544.h>
Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(7, 6, 5, 4, 3);

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial serial1(8,9); // 10-RX, 11-TX

#include <TinyGPS.h>
TinyGPS gps1;

int cambio = 0;

void setup() {
     Serial.begin(9600);
     serial1.begin(9600);

     display.begin();
     display.setTextColor(BLACK);
     display.setContrast(60);
     display.clearDisplay();
     display.display();

     Serial.println("DPV Zonal XI-GPS");
}


void loop() {

//     Presentacion(cambio);

     bool recibido = false;
     while (serial1.available()) {
           char cIn = serial1.read();
           recibido = gps1.encode(cIn);
     }
     if (recibido) {
        Serial.println("===================================");
        // Latitud y Longitud
        long latitud, longitud;
        unsigned long idadeInfo;
        gps1.get_position(&latitud, &longitud, &idadeInfo);

        display.display();
        display.clearDisplay();

        if (latitud != TinyGPS::GPS_INVALID_F_ANGLE) {
           Serial.print("Latitud: ");
           Serial.println(float(latitud) / 100000, 10);
           
           display.setCursor(0,0);
           display.println(float(latitud) / 100000, 10);
        }

        if (longitud != TinyGPS::GPS_INVALID_F_ANGLE) {
           Serial.print("Longitud: ");
           Serial.println(float(longitud) / 100000, 10);
           
           display.setCursor(0,10);
           display.println(float(longitud) / 100000, 10);
        }

        // Altitud
        float altitudGPS;
        altitudGPS = gps1.f_altitude();

        Serial.print("Altitud (cm): ");
        Serial.println(altitudGPS);

        display.setCursor(0,20);
        display.print("ALT ");
        display.println(float(altitudGPS));

        // Cant. Satelites y Precision
        unsigned short satelites;
        unsigned long precision;
        satelites = gps1.satellites();
        precision = gps1.hdop();

        Serial.print("Satelites: ");
        Serial.println(satelites);

        display.setCursor(0,30);
        display.print("Satelites ");
        display.println(satelites);
        display.print("Pre:");
        display.println(precision);

        delay(9000);
     }
     cambio = !cambio;
}


void Presentacion(int cambio){
     delay(3000);
     display.clearDisplay();
     display.display();
     
     if (!cambio){
        display.setTextColor(BLACK);
        display.println("Hola Mundo");
     }else{
        display.setTextColor(WHITE, BLACK);
        display.println(" Hola Amigo ");
     }
}
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« Respuesta #7 : Abril 16, 2017, 01:22:43 »

Muchas gracias Humberto por este gran aporte.
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"Cuando llegue la inspiración, que me encuentre trabajando" [Pablo Picasso]
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« Respuesta #8 : Abril 16, 2017, 09:54:06 »

Hola mi querido HJ

Parece mentira que un foro logre despertar un interés en aprender y aplicar lo que uno aprende. Misión que debería tener la Escuela en cada alumno que entra. Tan vapuleada en estos tiempos.

Pero lo más maravilloso es el Lazo y vínculo de hermanos que deja entre los que participamos. Misión de nuestra Iglesia.

Por todo ello y más allá de la “gran corriente migratoria” que ha producido Youtube; sigo pensando que nada permitirá lo que representa uControl en cada uno de los que tarde o temprano hemos necesitado de este tipo de comunidades.

Por mi parte. Una vez más quise devolver todo aquello que VOS y los otros me han enseñado.

Comencé aprendiendo para entender lo que un amigo mío hacia y terminé envuelto en el mundo maravilloso de la Electrónica Digital. Y eso solo se lo debo a Uds. Y a vos HJ en especial.

Ahora te tendrás que hacer cargo del Frankestein que has construido en mi  laugh jajaja
 
Un gran abrazo desde Gualeguaychú – E. Ríos

Ahora me voy a hacer una Linterna casera con un recipiente de plástico de un Termo de 3/4Lt. ya que las hermosas cuestan un fangote de plata. Nos vemos en la próxima.

Del lado de la tapa a rosca de color roja pienso hacerla intermitente para la noche cuanto trabajo en la ruta. Y del otro lado Luz blanca y en el mango los Switch. Veremos como me sale. Idiota


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« Respuesta #9 : Abril 16, 2017, 04:27:19 »

Ahora me voy a hacer una Linterna casera con un recipiente de plástico de un Termo de 3/4Lt. ya que las hermosas cuestan un fangote de plata. Nos vemos en la próxima

Del lado de la tapa a rosca de color roja pienso hacerla intermitente para la noche cuanto trabajo en la ruta. Y del otro lado Luz blanca y en el mango los Switch. Veremos como me sale. Idiota
Que lindo proyecto que tenés en mente.
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