Чип в машину для отслеживания. Лучшие GPS-трекеры для машины (маяки)

После нескольких экспериментов с ардуиной решил сделать простенький и не очень дорогой GPS-tracker с отправкой координат по GPRS на сервер.
Используется Arduino Mega 2560 (Arduino Uno), SIM900 - GSM/GPRS модуль (для отправки информации на сервер), GPS приёмник SKM53 GPS.

Всё закуплено на ebay.com, в сумме около 1500 р (примерно 500р ардуина, немного меньше - GSM модуль, немного больше - GPS).

GPS приемник

Для начала нужно разобраться с работой с GPS. Выбранный модуль - один из самых дешевых и простых. Тем не менее, производитель обещает наличие батарейки для сохранения данных о спутниках. По даташиту, холодный старт должен занимать 36 секунд, однако, в моих условиях (10 этаж с подоконника, вплотную зданий нет) это заняло аж 20 минут. Следующий старт, однако, уже 2 минуты.

Важный параметр устройств, подключаемых к ардуине - энергопотребление. Если перегрузить преобразователь ардуины, она может сгореть. Для используемого приемника максимальное энергопотребление - 45mA @ 3.3v. Зачем в спецификации указывать силу тока на напряжении, отличном от требуемого (5V), для меня загадка. Тем не менее, 45 mA преобразователь ардуины выдержит.

Подключение

GPS не управляемый, хотя и имеет RX пин. Для чего - неизвестно. Основное, что можно делать с этим приемником - читать данные по протоколу NMEA с TX пина. Уровни - 5V, как раз для ардуины, скорость - 9600 бод. Подключаю VIN в VCC ардуины, GND в GND, TX в RX соответствующего serial. Читаю данные сначала вручную, затем с использованием библиотеки TinyGPS. На удивление, всё читается. После перехода на Uno пришлось использовать SoftwareSerial, и тут начались проблемы - теряется часть символов сообщения. Это не очень критично, так как TinyGPS отсекает невалидные сообщения, но довольно неприятно: о частоте в 1Гц можно забыть.

Небольшое замечание относительно SoftwareSerial: на Uno нет хардверных портов (кроме соединённого с USB Serial), поэтому приходится использовать программный. Так вот, он может принимать данные только на пине, на котором плата поддерживает прерывания. В случае Uno это 2 и 3. Мало того, данные одновременно может получать только один такой порт.

Вот так выглядит «тестовый стенд».

GSM приемник/передатчик

Теперь начинается более интересная часть. GSM модуль - SIM900. Он поддерживает GSM и GPRS. Ни EDGE, ни уж тем более 3G, не поддерживаются. Для передачи данных о координатах это, вероятно, хорошо - не будет задержек и проблем при переключении между режимами, плюс GPRS сейчас есть почти везде. Однако, для каких-то более сложных приложений этого уже может не хватить.

Подключение

Модуль управляется также по последовательному порту, с тем же уровнем - 5V. И здесь нам уже понадобятся и RX, и TX. Модуль - shield, то есть, он устанавливается на ардуину. Причем совместим как с mega, так и с uno. Скорость по умолчанию - 115200.

Собираем на Mega, и тут нас ждет первый неприятный сюрприз: TX пин модуля попадает на 7й пин меги. На 7м пину меги недоступны прерывания, а значит, придется соединить 7й пин, скажем, с 6м, на котором прерывания возможны. Таким образом, потратим один пин ардуины впустую. Ну, для меги это не очень страшно - всё-таки пинов хватает. А вот для Uno это уже сложнее (напоминаю, там всего 2 пина, поддерживающих прерывания - 2 и 3). В качестве решения этой проблемы можно предложить не устанавливать модуль на ардуину, а соединить его проводами. Тогда можно использовать Serial1.

После подключения пытаемся «поговорить» с модулем (не забываем его включить). Выбираем скорость порта - 115200, при этом хорошо, если все встроенные последовательные порты (4 на меге, 1 на uno) и все программные работают на одной скорости. Так можно добиться более устойчивой передачи данных. Почему - не знаю, хотя и догадываюсь.

Итак, пишем примитивный код для проброса данных между последовательными портами, отправляем atz, в ответ тишина. Что такое? А, case sensitive. ATZ, получаем OK. Ура, модуль нас слышит. А не позвонить ли нам ради интереса? ATD +7499… Звонит городской телефон, из ардуины идет дымок, ноутбук вырубается. Сгорел преобразователь Arduino. Было плохой идеей кормить его 19 вольтами, хотя и написано, что он может работать от 6 до 20V, рекомендуют 7-12V. В даташите на GSM модуль нигде не сказано о потребляемой мощности под нагрузкой. Ну что ж, Mega отправляется в склад запчастей. С замиранием сердца включаю ноутбук, получивший +19V по +5V линии от USB. Работает, и даже USB не выгорели. Спасибо Lenovo за защиту.

После выгорания преобразователя я поискал потребляемый ток. Так вот, пиковый - 2А, типичный - 0.5А. Такое явно не под силу преобразователю ардуины. Нужно отдельное питание.

Программирование

Модуль предоставляет широкие возможности передачи данных. Начиная от голосовых вызовов и SMS и заканчивая, собственно, GPRS. Причем для последнего есть возможность выполнить HTTP запрос при помощи AT команд. Придется отправить несколько, но это того стоит: формировать запрос вручную не очень-то хочется. Есть пара нюансов с открытием канала передачи данных по GPRS - помните классические AT+CGDCONT=1,«IP»,«apn»? Так вот, тут то же самое нужно, но слегка хитрее.

Для получения страницы по определенному URL нужно послать следующие команды:
AT+SAPBR=1,1 //Открыть несущую (Carrier) AT+SAPBR=3,1,"CONTYPE","GPRS" //тип подключения - GPRS AT+SAPBR=3,1,"APN","internet" //APN, для Мегафона - internet AT+HTTPINIT //Инициализировать HTTP AT+HTTPPARA="CID",1 //Carrier ID для использования. AT+HTTPPARA="URL","http://www.example.com/GpsTracking/record.php?Lat=%ld&Lng=%ld" //Собственно URL, после sprintf с координатами AT+HTTPACTION=0 //Запросить данные методом GET //дождаться ответа AT+HTTPTERM //остановить HTTP

В результате, при наличии соединения, получим ответ от сервера. То есть, фактически, мы уже умеем отправлять данные о координатах, если сервер принимает их по GET.

Питание

Поскольку питать GSM модуль от преобразователя Arduino, как я выяснил, плохая идея, было решено купить преобразователь 12v->5v, 3A, на том же ebay. Однако, модулю не нравится питание в 5V. Идем на хак: подключаем 5V в пин, с которого приходит 5V от ардуины. Тогда встроенный преобразователь модуля (существенно мощнее преобразователя ардуины, MIC 29302WU) сделает из 5V то, что нужно модулю.

Сервер

Сервер написал примитивный - хранение координат и рисование на Яндекс.картах. В дальнейшем возможно добавление разных фич, включая поддержку многих пользователей, статус «на охране/не на охране», состояние систем автомобиля (зажигание, фары и пр.), возможно даже управление системами автомобиля. Конечно, с соответствующей поддержкой трекера, плавно превращающегося в полновесную сигнализацию.

Полевые испытания

Вот так выглядит собранный девайс, без корпуса:

После установки преобразователя питания и укладывания в корпус от дохлого DSL модема система выглядит так:

Припаивал провода, вынул несколько контактов из колодок ардуины. Выглядят так:

Подключил 12V в машине, проехался по Москве, получил трек:


Точки трека достаточно далеко друг от друга. Причина в том, что отправка данных по GPRS занимает относительно много времени, и в это время координаты не считываются. Это явная ошибка программирования. Лечится во-первых, отправкой сразу пачки координат со временем, во-вторых, асинхронной работой с GPRS модулем.

Время поиска спутников на пассажирском сидении автомобиля - пара минут.

Выводы

Создание GPS трекера на ардуино своими руками возможно, хотя и не является тривиальной задачей. Главный вопрос сейчас - как спрятать устройство в машине так, чтобы оно не подвергалось воздействиям вредных факторов (вода, температура), не было закрыто металлом (GPS и GPRS будут экранироваться) и не было особенно заметно. Пока просто лежит в салоне и подключается к гнезду прикуривателя.

Ну и ещё нужно поправить код для более плавного трека, хотя основную задачу трекер и так выполняет.

Использованные устройства

• Arduino Mega 2560
• Arduino Uno
• GPS SkyLab SKM53
• SIM900 based GSM/GPRS Shield
• DC-DC 12v->5v 3A converter

Выбирая системы слежения за автомобилем нужно учесть множество моментов, во-первых, на какое именно транспортное средство будет установлен трекер, какой тип питания необходим, точность определения местоположения.

Основные факторы, влияющие на выбор:

1. батарея – от ее емкости зависит время автономной работы оборудования. Некоторые модели имеют индикатор заряда батареи;
2. крепление – способы крепления бывают самые разные: магниты, шурупы, без крепежа. В основном вариант крепления gps метки для авто зависит от месторасположения;
3. герметичность – защита от влаги, пыли и грязи очень важна для устройств, размещаемых снаружи авто – внутри можно использовать негерметичные приборы;
4. способ передачи данных с устройства – это может быть смс-сообщения, специальное мобильное приложение или сайт в интернете;
5. точность – допустима погрешность не более 2,5 м;
6. производитель – покупая модели известных марок, за качество продукции можно не переживать, но такое оборудование значительно дороже китайских аналогов неизвестного производства.

Определившись с необходимыми параметрами переходим к поиску конкретной модели.

Обзор моделей

Рассмотрим несколько самых популярных моделей. Первым будет маяк слежения за автомобилем StarLineM15. Он имеет массу преимуществ, по сравнению с аналогами.

Достоинства StarLineM15:

• прочный и герметичный корпус;
• плотная фиксация крышки 6 винтами;
• защитная силиконовая прокладка;
• 2 мощных аккумулятора;
• микрофон и кнопка включения защищены пленкой;
• гнездо для любой сим-карты;
• чувствительный акселерометр, сообщающий о начале движения авто;
• доступно онлайн-обновление программного обеспечения;
• встроенный светодиодный индикатор;
• включение одной кнопкой.

К трекеру прилагается подробная инструкция пользователя. Единственный минус этого устройства заключается в том, что у него нет мобильного приложения.

В специализированных магазинах доступен широкий ассортимент GPS-устройств разных ценовых категорий. Мощные модели с расширенным функционалом довольно дорого стоят, а простейшие маячки отличаются доступной ценой. Тем не менее многие пытаются избежать расходов и изготовить GPS-маячок своими руками. Насколько сложна эта задача, что понадобится для ее решения и оправдают ли себя затраченные усилия?

Использование смартфона для GPS-слежения

Чтобы использовать смартфон с функцией GPS в качестве GPS-трекера или маяка, нужно немного поработать с программным обеспечением. Сделать своими руками GPS-трекер из телефона на базе Android, Windows Mobile или iOS очень просто, никакого вмешательства в его конструкцию не понадобится. Если смартфон будет применяться как автомобильный трекер, придется выполнить несложные манипуляции по его подключению к электросети ТС.

Существует несколько приложений, позволяющих превратить смартфон в трекер. Для устройства на платформе Android можно скачать на Google Play приложение Loki, запустить его на смартфоне и выполнить настройки. Рекомендуется активировать такие функции:

• автозапуск;
• уведомления (по желанию);
• внешнее питание (использование альтернативных настроек при подключении к внешнему источнику питания);
• полное пробуждение (по желанию);
• обработка команд.

Для навигации (определения местоположения) рекомендуется установить интервал обновления данных один раз в минуту, для отсылки SMS-сообщений при исчезновении связи с сервером ограничение по времени – 5 минут. Настройки в разделе «События» осуществлять в соответствии с собственными потребностями.

После выполнения настроек остается зарегистрироваться на сайте Asgard и добавить свое устройство, указав идентификатор, определенный программой Loki. Если в результате на карте сайта появилась отметка вашего местоположения, значит, все сделано правильно, и смартфон можно использовать в качестве трекера, отслеживая его местонахождение через Asgard.

Также для Android можно использовать приложение GPShome Tracker, а для Windows Mobile – GpsGate Client for Pocket PC. Превращая смартфон в трекер или маячок, крайне важно правильно настроить часовой пояс.

Для определения координат через сети Wi-Fi и GSM, устройство должно иметь доступ к безлимитному мобильному интернету, так что нужно выбрать тариф, позволяющий оптимизировать затраты. Если телефон будет использоваться исключительно как трекер, лучше установить SIM-карту только для выхода в интернет, а не для звонков. Использование GPS-приемника, повышающего точность определения координат, – весьма энергоемкий процесс, так что следует позаботиться об обеспечении питания самодельного трекера. Для этого нужно обрезать нижний конец автовилки (штекера прикуривателя) и вставить шнур зарядного устройства телефона в USB-разъем. Для подключения трекера напрямую к бортовой системе нужно купить понижающий конвертер постоянного тока. А те, кто немного разбирается в электронике, могут собрать аналог конвертера из пары конденсаторов и стабилизатора.

Если самодельный трекер (маячок) планируется использовать для скрытого слежения за перемещением автомобиля, нужно продумать, где его спрятать так, чтобы в случае необходимости можно было легко достать. И не забудьте активировать беззвучный режим, если в телефоне установлена карта для интернета и звонков.

Как сделать GPS-маячок своими руками из обычного телефона

Простейшую модель мобильного телефона без GPS тоже можно превратить в маяк, но для этого понадобится дополнительное оборудование и придется приложить больше усилий. Необходимые материалы и инструменты:

• мобильный телефон;
• GPS/GPRS-модуль;
• GPS-приемник;
• переходник (можно использовать старое зарядное устройство с рабочим штекером);
• нож и паяльник.

Обрезав зарядное устройство со стороны блока питания, нужно зачистить провода и припаять их к плате модуля, а штекер вставить в разъем питания телефона. Затем включается приемник и настраивается телефон. С помощью такого устройства можно отслеживать местонахождение мобильных телефонов, принадлежащих членам вашей семьи. Информация об их координатах будет приходить на мобильник, объединенный с GPS-модулем, в виде обычных текстовых сообщений.

Некоторые операторы сотовой связи предлагают услугу «Маячок», активировать ее можно на любом мобильном телефоне без GPS-модуля. Составляется список контактов абонентов, местонахождение которых требуется отслеживать. Чтобы получить сообщение с координатами, нужно отправить запрос установленной формы.

Можно ли сделать GPS-трекер без телефона

Есть альтернатива использованию смартфона или телефона в комплексе с GPS-модулем – любое устройство с функцией GPS (ноутбук, КПК). Принцип такой же, как для смартфона, – установка приложения, настройки, регистрация устройства на сайте.

А можно ли собрать своими руками сам GPS-модуль и приемник, из которых состоит маяк или трекер? Вот некоторые компоненты, входящие в состав этих устройств:

• фоторезистор, обычно коротковолновый;
• операционный усилитель на базе биполярных транзисторов;
• выпрямитель;
• контроллер конденсаторного типа;
• сетчатые фильтры;
• импульсный триггер.

Все эти детали можно купить, а схему устройства – найти в интернете, но далеко не всем под силу разобраться, как сделать GPS-трекер своими руками.

Преимущества и недостатки самодельной конструкции

Если используется старый и ненужный телефон (смартфон), то основное преимущество его переделки в трекер – экономия. Если приобретать аппарат специально для этой цели, экономия от изготовления GPS-трекера своими руками практически неощутима. Конструкция из мобильного телефона и GPS-модуля получается довольно громоздкой, человеку носить ее с собой неудобно, а при установке в автомобиле велик риск обрыва проводов. Смартфон в качестве трекера или маячка использовать удобнее, но только для слежения за людьми. Его установка на автомобиле – это не самое удачное решение, оригинальный трекер обладает рядом преимуществ перед самоделкой:

• до года работает от батарейки;
• без всяких ухищрений подключается к бортовой сети, потребляя минимум энергии;
• предназначен для эксплуатации в более широком температурном диапазоне, чем телефон;
• благодаря герметичному корпусу может устанавливаться снаружи автомобиля;
• реагирует на удары, раскачивание авто;
• может комплектоваться тревожной кнопкой , микрофоном, различными датчиками.

Если использовать смартфон в качестве устройства скрытого слежения, функции коммуникатора он выполнять уже не сможет.

Лучше купить GPS-трекер или маячок, чем использовать самодельное устройство на базе смартфона или обычного мобильного телефона. Заводской трекер надежнее, удобнее в установке на транспортное средство, выполняет больше функций. Затраты на покупку трекера не так уж велики, а превращение смартфона в устройство слежения оправдано только при наличии ненужного аппарата.

Маячки, которые с помощью Bluetooth и приложения связываются со смартфоном, чтобы просигнализировать, где же находится нужный предмет.

Если вы никак не можете найти ключи, планшет или кошелёк, возьмите смартфон и заставьте маячок подать звуковой сигнал. Если потерялся смартфон - нажмите на кнопку маячка, чтобы найти пропажу по звуку.

Внешний вид и комплектация

Гаджет представляет собой скромный пластиковый брелок, выпускается в нескольких вариантах (мы тестировали Nut 2 и Nut mini) и цветовых решениях. В каждой коробочке, помимо самого сигнального маячка, находится шнурок для крепления, дополнительная батарейка и пластиковый ключ для открывания корпуса устройства и замены батарейки.

Работа с приложением

Приложение позволяет установить контакт сразу с шестью такими устройствами. То есть вы можете промаркировать шесть предметов, плюс в этой сети маячков будет смартфон.

Каждый брелок назначается ответственным за одно устройство или предмет. Выбираете пропавшую вещь и слушаете, где раздаётся звонок.

Настроить оповещения можно двумя способами:

1. Режим поиска. Устройства подают сигнал по вашей команде, когда вы не можете их найти.
2. Режим привязки. Если вы удаляетесь от маячка, получите уведомление о большом расстоянии. Такой режим актуально настраивать для меток на кошельках: он снижает вероятность кражи или того, что вы забудете вещь в транспорте.

Соединение работает на расстоянии до 50 м (по заявлению производителя). На практике маячки находятся, даже если спрятались за двумя дверями, коридором и комнатой. То есть «дальнобойности» устройств вполне хватает, чтобы действительно что-то найти.

Кроме того, приложение даёт подсказки, как в детской игре «горячо - холодно». Если вы выходите за пределы действия связи, смартфон запомнит положение метки и покажет на карте, где вы оставили предмет в последний раз. Здорово, если не можете решить, где забыли сумку: у друзей или на работе.

Вряд ли получится найти кошку, убежавшую в соседний двор. Но если ночью зверёк спрятался в ближайшем кустарнике, то метка на ошейнике его обнаружит.

Совместимость

Ложка дёгтя - это совместимость. Маячки соединяются не со всеми Android-смартфонами с Bluetooth 4.0. Если ваше устройство не указано в таблице, то неизвестно, согласится ли Nut работать с ним.

Android	iOS
ОС Android версии 4.3 и выше Samsung Galaxy S3 / S4 / S5 / Note3 / Note4 Huawei Mate 2 / Mate 7 / P7 / Honor 6 LG Nexus 4 / Nexus 5 / G3 Mi: Note / Mi 3 / Mi 4 Lenovo Z2 Pro/HTC One M8	iPhone 4s / 5 / 5c / 5s iPhone 6 / 6 Plus / 6s / 6s Plus iPod Touch 5 iPad 3 / mini Air

Итог

Nut - простое решение для всех рассеянных людей. Конечно, постоянная работа Bluetooth-соединения быстро разряжает смартфон. Но если представить, сколько нервных клеток экономит простая система маячков, то не жалко лишний раз поставить гаджет на зарядку.

Лайфхакер благодарит магазин Medgadgets.ru за предоставленное для тестирования устройство.

Принцип работы GPS трекера и GPS маяка. В чем отличия?

В прибор необходимо вставить SIM карту. Далее, устройство используя сигнал со спутников глобальной системы позиционирования (GPS) с помощью встроенного GPS модуля, получает информацию о своем местоположении, а с помощью GSM модуля и вставленной SIM карты, передает эту информацию на сервер мониторинга или на телефон пользователя.

• Трекер отличается широким спектром функционала. Имеет возможность отправки данных в систему онлайн мониторинга, где в режиме реального времени можно отследить, где находится объект и историю его передвижения. С компьютера, телефона или планшета одновременно и несколькими лицами. В нашем магазине осуществляется подключение GPS устройств слежения к бесплатным системам мониторинга.
• Маяк характеризуется урезанным функционалом, но это дает определенные преимущества в стоимости использования прибора и во времени автономной работы. Пользователь, при необходимости делает СМС запрос на SIM карту вставленную в маячок. Устройство получает СМС и запрашивает данные со спутника. После получения данных, маяк передает их на телефон пользователя с помощью СМС. В сообщении содержится вся необходимая информация об объекте - его точные GPS координаты, скорость движения, высота над уровнем моря и т.д. Также в СМС сообщение содержится гиперссылка на карту Google. При клике на эту ссылку, открывается карта Google, где точкой отмечено точное местоположение объекта.

Главное, что стоит помнить - практически любой трекер может работать в режиме маяка!

Как выбрать GPS трекер.

В настоящее время существует множество различных моделей, как с расширенным функционалом, так и более простые приборы. Основное различия между моделями GPS слежения заключается в чипе. Некоторые модели также поддерживают одновременно работу с Российской спутниковой системой Glonass. Также очень важна емкость аккумулятора, форм фактор устройства слежения, размер и дополнительный функции.
Чем лучше чип, больше аккумулятор и меньше размер тем устройство дороже!

Также отличительными особенностями является влагостойкость устройства, наличие магнитов для крепления на металлических поверхностях. Наличии датчиков движения и падения, с помощью которых трекер сможет вас оповестить о нестандартной ситуации.

Стоимость эксплуатации приборов слежения.

Сам процесс слежения мониторинга не требует дополнительных затрат, кроме услуг связи. Необходимо, чтобы на SIM карте мобильного оператора средства имели положительный баланс, а также, в случае использования в режиме трекинга через систему мониторинга, необходимо чтобы оператором был предоставлен интернет трафик. При максимальной загрузке трафиком вам хватит 100-200 мегабайт в месяц.