Tutorial localizzatore GPS LoRa - LoRaWAN con Dragino e TTN: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

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Un paio di progetti fa abbiamo dato un'occhiata al gateway LoRaWAN di Dragino. Abbiamo collegato diversi nodi al Gateway e trasmesso i dati dai nodi al Gateway utilizzando TheThingsNetwork come server. Abbiamo seguito l'intero processo di configurazione del Gateway. In questo progetto, faremo un ulteriore passo avanti nel gioco collegando un localizzatore GPS al Gateway. Infatti, collegheremo uno per uno due localizzatori GPS al Gateway.

Innanzitutto, collegheremo un nodo GPS basato su Arduino al Gateway dopo averlo programmato per condividere i dati GPS, quindi collegheremo un nodo di localizzazione GPS già pronto LGT92 da Dragino e raccoglieremo anche i dati GPS da quello.

Aspetta, ti ho parlato del nuovo Gateway di Dragino che useremo oggi. Sì, oggi abbiamo con noi un nuovo gateway di dragino, il gateway LPS8 a 8 canali che utilizzeremo.

Sarà divertente. Quindi iniziamo.

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Passaggio 2: informazioni sul gateway LPS8 Dragino

LPS8 è un gateway LoRaWAN per interni open source. A differenza del gateway a canale singolo LG01-P. LPS8 è un gateway a 8 canali, il che significa che possiamo connettere più nodi e gestire facilmente un traffico LoRa relativamente più grande. Il gateway LPS8 è alimentato da un concentratore LoRa SX1308 e due ricetrasmettitori LoRa 1257. Ha una porta host USB e un ingresso di alimentazione USB di tipo C. Oltre a ciò ha anche una porta ethernet che può essere utilizzata per scopi di connessione. Ma non lo useremo oggi perché lo collegheremo tramite Wi-Fi. Sulla parte frontale del Gateway sono presenti 4 LED di stato per Alimentazione, Access Point Wifi, Porta Ethernet e connettività Internet.

Questo gateway ci consente di collegare la rete wireless LoRa a una rete IP tramite Wi-Fi o Ethernet. LPS8 utilizza un forwarder di pacchetti Semtech ed è completamente compatibile con il protocollo LoRaWAN. Il concentratore LoRa in questo Gateway fornisce 10 percorsi di demodulazione paralleli programmabili. Viene fornito con bande di frequenza LoRaWAN standard preconfigurate da utilizzare in diversi paesi. Alcune caratteristiche del gateway LPS8 LoRaWAN sono:

1. È un sistema OpenWrt Open Source.
2. Emula 49 demodulatori LoRa.
3. Dispone di 10 percorsi di demodulazione paralleli programmabili.

Per avere una lettura dettagliata del gateway LPS8. Puoi fare riferimento alla sua scheda tecnica da qui e al manuale utente da qui.

Passaggio 3: informazioni sul localizzatore GPS LGT92 LoRaWAN

Il localizzatore GPS Dragino LoRaWAN LGT-92 è un localizzatore GPS open source basato su MCU STM32L072 Ultra Low Power e modulo LoRa SX1276/1278.

LGT-92 include un modulo GPS a bassa potenza L76-L e un accelerometro a 9 assi per il rilevamento del movimento e dell'altitudine. La potenza sia del modulo GPS che dell'accelerometro può essere controllata dall'MCU per ottenere il miglior profilo energetico per diverse applicazioni. La tecnologia wireless LoRa utilizzata in LGT-92 consente all'utente di inviare dati e raggiungere distanze estremamente lunghe a basse velocità di trasmissione dati. Fornisce una comunicazione a spettro esteso a raggio ultra lungo e un'elevata immunità alle interferenze riducendo al minimo il consumo di corrente. Si rivolge a servizi di tracciamento professionale. Ha anche un pulsante SOS di emergenza su di esso che quando viene premuto invia un messaggio per il quale è configurato. È un piccolo nodo leggero disponibile in due varianti che sono:

• LGT-92-Li: è alimentato da una batteria ricaricabile agli ioni di litio da 1000 mA e da un circuito di carica che viene utilizzato per il tracciamento in tempo reale con un breve collegamento di tracciamento.
• LGT-92-AA: disabilita il circuito di carica per ottenere il minor consumo energetico e l'alimentazione direttamente dalle batterie AA. Questo è progettato per il monitoraggio delle risorse in cui è necessario eseguire l'uplink solo poche volte al giorno.

Qui useremo la variante LGT-92-Li. Alcune caratteristiche di questo localizzatore GPS sono le seguenti:

• Conforme a LoRaWAN 1.0.3
• Tracciamento GPS regolare/in tempo reale
• Accelerometro a 9 assi integrato
• Capacità di rilevamento del movimento
• Monitoraggio dell'alimentazione
• Clip di ricarica con porta USB (per LGT-92-LI)
• Batteria agli ioni di litio da 1000 mA (per LGT-92-LI)
• LED a tre colori,
• Pulsante di allarme
• Bande: CN470/EU433/KR920/US915/EU868/AS923/AU915AT Comandi per modificare i parametri

Per maggiori dettagli sull'LGT92 è possibile fare riferimento alla scheda tecnica di questo prodotto da qui e al manuale dell'utente del prodotto da qui.

Passaggio 4: configurazione del nodo: nodo tracker GPS basato su Arduino

In questo passaggio, configureremo il primo tipo di nodo di localizzazione GPS che collegheremo al nostro Gateway Dragino, ovvero il nodo GPS basato su Arduino. Questo nodo ha un chip GPS integrato. Sebbene possiamo anche collegare un'antenna GPS aggiuntiva a questo, userei comunque quella di bordo. Il nodo GPS Tracker è fondamentalmente uno scudo GPS collegato ad Arduino. Il modulo LoRa ad esso collegato è in formato Zigbee ed è un modulo LoRa SX1276. Prima di collegarlo al Gateway Dragino, dobbiamo impostare e configurare il Gateway con TheThingsNetwork. Il processo è simile a quello che abbiamo usato per configurare il gateway LG01-P. Puoi controllare questo video per il processo di configurazione da qui e puoi anche fare riferimento agli Instructables per quel progetto da qui. Dopo aver eseguito la configurazione del gateway. Ora dobbiamo eseguire le connessioni affinché il nodo funzioni. Poiché la parte GPS è collegata come una schermatura, non sono necessari cavi e tutto il resto. Abbiamo solo bisogno di collegare due cavi jumper che sono i pin GPS-Rx e GPS-Tx che devono essere collegati rispettivamente ai pin digitali 3 e 4. Quando il nodo viene acquistato, ha dei jumper di colore giallo sui pin che dobbiamo connettere. Rimuovi prima quei ponticelli, quindi puoi fare i collegamenti. Dopo aver eseguito queste semplici connessioni, ora è il momento di caricare il codice in questo nodo, cosa che faremo nel passaggio successivo.

Puoi ottenere una descrizione dettagliata dello scudo GPS da qui.

Passaggio 5: programmazione del nodo GPS basato su Arduino

In questo passaggio, caricheremo il programma nel nostro nodo basato su Arduino. Per questo, è necessario fare riferimento al repository GitHub per questo progetto da qui e seguire i passaggi indicati di seguito:

1. Vai al repository Github. Lì vedrai un file chiamato "Arduino LoRaWAN GPS Tracker.ino". Apri quel file. È il codice che deve essere caricato su Arduino, quindi copia quel codice e incollalo nell'IDE di Arduino.

2. Vai alla console di TheThingsNetwork. Lì è necessario creare un'applicazione assegnandole un ID applicazione casuale, qualche descrizione se lo si desidera e quindi fare clic sul pulsante "Aggiungi applicazione". Una volta aggiunta l'applicazione, vai alla scheda dei dispositivi.

3. Lì è necessario registrare un dispositivo. Assegna un ID dispositivo univoco al dispositivo. Genera un EUI del dispositivo casuale e un EUI dell'app e premi il pulsante di registrazione.

4. Una volta fatto questo, devi andare alle impostazioni e cambiare il metodo di attivazione da OTAA a ABP, quindi fare clic sul pulsante Salva.

5. Dalla pagina Panoramica del dispositivo, copiare l'indirizzo del dispositivo e incollarlo nel codice pubblicato nell'IDE di Arduino nella rispettiva posizione. Successivamente, copia la chiave della sessione di rete e la chiave della sessione dell'app nel formato codificato e incollale anche nel codice.

6. Fatto ciò, collega Arduino al PC. Seleziona la porta COM corretta e premi il pulsante di caricamento. Una volta caricato il codice. Apri il monitor seriale a una velocità di trasmissione di 9600 e vedrai alcuni dati sul monitor seriale che simboleggia che la trasmissione dei dati è in corso.

7. Successivamente torna alla console di TheThingsNetwork e apri l'applicazione che abbiamo creato. Lì fai clic sul pulsante Formati payload. Torna al repository Github lì vedrai un file chiamato "Arduino GPS Tracker Payload". Apri quel file e copia il piccolo codice scritto lì e incollalo sotto i formati del payload. Dopodiché salva le funzioni del payload. Questa funzione di payload viene utilizzata per decodificare i dati inviati dal nodo GPS.

In questo, abbiamo finito anche con la parte di programmazione per il nodo. Se vai alla scheda Dati, vedrai alcuni dati casuali prima che venisse applicata la funzione di payload. Ma non appena viene applicata la funzione di payload. Quindi vedrai alcuni dati significativi come la latitudine, la longitudine e un messaggio che dice la funzione TTN Payload. Ciò mostra che il nodo è connesso correttamente e che anche la trasmissione dei dati è in corso. Poiché questo nodo non è agganciato ai satelliti GPS, è per questo che richiede tempo nella trasmissione dei dati, ma lo fa anche se lo teniamo a cielo aperto e aggiungiamo un'antenna aggiuntiva, possiamo migliorare significativamente le prestazioni di questo.

Passaggio 6: configurazione del nodo di localizzazione GPS LGT-92

Fino ad ora, abbiamo eseguito l'installazione e la configurazione del nodo GPS Arduino e inviato i dati anche al gateway attraverso di esso. Ma come puoi vedere, il nodo Arduino è un po' ingombrante e poco presentabile. Ma non preoccuparti perché abbiamo il nodo GPS Tracker LGT-92 di Dragino. È un nodo tracker GPS leggero e bello che ha una struttura simile a quella del nodo Arduino all'interno ma all'esterno ha un pannello con un grande pulsante SOS rosso che invia i dati di emergenza al gateway quando viene premuto e da il gateway, possiamo leggerlo. Ha anche un LED multicolore che si illumina per simboleggiare cose diverse. C'è il pulsante di accensione/spegnimento sul lato destro. Viene fornito con alcuni accessori come una cinghia per legarlo da qualche parte e anche un cavo USB che può essere utilizzato per collegarlo a un convertitore da USB a seriale e da lì puoi collegarlo al tuo PC. Nel nostro caso, non è necessario eseguire alcuna codifica poiché l'LGT-92 è preconfigurato. La scatola in cui arriva ha alcuni dati come l'EUI del dispositivo e altre cose, quindi dobbiamo tenere la scatola al sicuro con noi.

Veniamo ora alla parte di configurazione. Dobbiamo creare un'applicazione come abbiamo fatto nel caso del nodo GPS Arduino. Ma è necessario apportare alcune modifiche come indicato di seguito:

1. Quando entriamo nella scheda EUI sotto le impostazioni vediamo che c'è già un EUI predefinito. Dobbiamo rimuovere quell'EUI e inserire l'App EUI presente sulla scatola della LGT-92.

2. Ora dobbiamo creare un dispositivo e all'interno delle impostazioni del dispositivo, dobbiamo inserire l'EUI del dispositivo e l'App Key che otterremo sulla scatola. Quando questi due vengono inseriti, il nostro dispositivo viene registrato ed è pronto per l'uso.

In questo modo la configurazione è terminata e il nostro dispositivo è pronto per essere utilizzato come nodo.

Passaggio 7: test del funzionamento di LGT-92

Fino al passaggio precedente, abbiamo terminato la configurazione, la parte di configurazione e la registrazione del dispositivo del nostro nodo LGT-92 GPS Tracker. Ora quando accendiamo l'LGT-92 vedremo una luce verde mentre si accende. Quando il dispositivo si accenderà, la luce si spegnerà e lampeggerà dopo un determinato periodo di tempo. La luce lampeggiante sarà di colore blu che indica che i dati vengono inviati in quel momento. Ora, quando andiamo nella scheda Dati, vedremo che ci sono alcuni dati casuali. Quindi dobbiamo cambiare il formato del payload come abbiamo fatto per il nodo Arduino. Vai al repository Github dove vedrai un file chiamato "LGT-92 GPS Tracker Payload". Apri il file e copia il codice scritto lì. Ora torna a TheThingsNetwork Console, lì devi andare alla scheda Payload Format e incollare il codice lì. Salva le modifiche e il gioco è fatto. Ora quando torni alla scheda Dati vedrai che ora i dati sono in un formato comprensibile. Lì vedrai dati come la tensione della batteria, la latitudine, la longitudine, ecc. Inoltre vedrai alcuni dati che dicono Alarm_status: False che mostra che il pulsante SOS non è premuto.

In questo modo, abbiamo dato un'occhiata al gateway LPS-8 Dragino e al nodo LGT-92 GPS Tracker e li abbiamo configurati per inviare e ricevere dati sulla posizione. Questi dispositivi possono essere molto utili per realizzare progetti basati su LoRa. Proverò a fare anche qualche progetto con loro in futuro. Spero ti sia piaciuto questo tutorial. Non vedo l'ora di vederti la prossima volta.