Projet 7 - Traceur GPS

1. Principe de fonctionnement

Comme souvent, le GPS est à l’origine une technologie développée à des fins militaires qui a ensuite été élargie à une utilisation grand public. C’est un système de positionnement comprenant une vingtaine de satellites, mis en place par les États-Unis à partir de 1973. Sa démocratisation au début des années 2000, l’amélioration de sa précision (5 mètres environ), ainsi que l’intégration de puces GPS dans les smartphones a révolutionné de nombreux domaines liés à la navigation...

1. Le récepteur GPS NEO-6M

Le GPS est un système de navigation composé de vingt-quatre satellites en orbite, chacun effectuant deux tours autour de la Terre toutes les vingt-quatre heures. Ces satellites transmettent trois informations : le numéro du satellite, sa position dans l’espace et l’heure à laquelle l’information est envoyée. Captées par le récepteur GPS, ces informations lui permettent de calculer la distance qui le sépare des satellites. Avec les signaux provenant de trois satellites au moins, un récepteur GPS peut trianguler sa position au sol (c’est-à-dire la longitude et la latitude). Avec quatre satellites, il est possible d’obtenir également l’altitude, c’est-à-dire un positionnement dans les trois dimensions. De plus, les récepteurs GPS peuvent fournir des données sur la vitesse et la direction de déplacement.

Le module GPS NEO-6M est un récepteur GPS avancé car capable de suivre environ vingt-deux satellites. Son architecture compacte ainsi que sa faible consommation d’énergie en font un bon choix pour les projets Arduino.

Il dispose d’une LED indiquant l’état de la recherche de satellites. Si la LED clignote toutes les secondes, les satellites ont été fixés et le positionnement est calculé. Si la LED ne clignote pas, le module est toujours en cours de recherche des satellites.

Le module est également équipé d’un régulateur de tension 3,3 V à faible consommation. Il est donc possible de l’alimenter en 5 V à partir de l’Arduino.

Broches du GPS

Il dispose de quatre broches :

Le module utilise une communication sérielle avec l’Arduino, il nous faudra donc choisir deux broches numériques...

1. Les déclarations préliminaires

Déclarons dans un premier temps l’ensemble des librairies nécessaires :

#include <SD.h> 
#include <SPI.h> 
#include <TinyGPS++.h> 
#include <SoftwareSerial.h> 

Comme à l’habitude, déclarons l’ensemble des pins utilisées :

Et ajoutons notre délai d’attente en secondes entre deux relevés GPS (dans l’exemple 5 minutes), ainsi que le décalage lié à notre fuseau horaire car le GPS fonctionne en heure UTC. Nous devons donc ajouter 1 heure (pour simplifier, basons-nous sur l’heure d’été).

#define PIN_TX_GPS 6 
#define PIN_RX_GPS 7 
#define PIN_CS_SD 10 
#define DELAI_GPS 5*60 
#define FUSEAU_HORAIRE 1 

Il nous faut ensuite instancier l’objet TinyGPSPlus qui nous permettra de récupérer toutes les informations du GPS, ainsi que l’instance de SoftwareSerial permettant de créer une liaison série entre le module GPS et les deux pins numériques choisies de l’Arduino (les modes de ces deux broches seront configurés automatiquement par la même occasion).

SoftwareSerial serialGPS(PIN_TX_GPS, PIN_RX_GPS); 
TinyGPSPlus gps; 

Enfin, déclarons différentes variables globales servant à la gestion des fichiers sur la carte SD, ainsi qu’au stockage des dates provenant du GPS.

char nomfic[20]; 
char nomfic_abs[20]; ...

1. Rendre le traceur autonome

Pour le moment, le traceur GPS fonctionne grâce à l’alimentation USB de votre PC, mais cela n’est pas très pratique, surtout pour un GPS qui est censé être un accessoire de mobilité. L’objectif est donc de fournir une alimentation par batterie à l’Arduino Uno. Les modules GPS et lecteur de carte SD sont, quant à eux, alimentés directement par la carte Uno.

Plusieurs solutions sont possibles :

2. Pouvoir démarrer/arrêter l’enregistrement GPS

En l’état actuel, le traceur GPS débute l’enregistrement de coordonnées dès sa mise sous tension, et le seul...