O desafio: Criar um sistema para alimentar um módulo de GPS, adquirir e processar dados, além de exibir a latitude e longitude no Google Earth.

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1 Usando LabVIEW para adquirir dados de GPS "Usando o LabVIEW, nós desenvolvemos com sucesso um sistema de aquisição de dados de GPS, com o objetivo de utilizá-lo como plataforma de aprendizagem para entender a estrutura de dados de um módulo de GPS" - Pong Ke Xin, UCSI University Malaysia ( O desafio: Criar um sistema para alimentar um módulo de GPS, adquirir e processar dados, além de exibir a latitude e longitude no Google Earth. A solução: Usar o software NI LabVIEW para criar um sistema de aquisição de dados de GPS e conectar as informações decodificadas de latitude e longitude com o Google Earth para localizar as posições reais. Autor(es): Pong Ke Xin - UCSI University Malaysia ( Low Chang Weng - UCSI University Malaysia ( Introdução GPS ( Global Positioning System) é um sistema de navegação baseado em satélite, na qual é constituído por 24 satélites em rede e colocados em órbita pelo departamento de defesa dos Estados Unidos. Foi originalmente projetado para aplicações militares, mas nos anos 1980s, o governo tornou o sistema disponível para uso civil. O GPS funciona em todas as condições climáticas, em qualquer lugar do mundo, 24 horas por dia. É usado para indicar a posição atual do usuário através de um módulo de GPS, sem taxas de assinatura ou cobranças de instalação. Visão geral do sistema A Figura 1 mostra uma visão geral do nosso sistema de aquisição de dados de GPS por meio da utilização do LabVIEW. O sistema consiste em um módulo de GPS, uma interface serial RS232 e um computador com LabVIEW instalado. O módulo de GPS envia uma série de mensagens no formato padrão NMEA (National Marine Electronics Association), que informa a posição, informações do satélite, tempo, entre outras informações. O módulo GPS conecta com o computador por meio do NI-VISA disponível no LabVIEW e usa RS232 para transmitir suas informações. Depois disso, as informações decodificadas de latitude e longitude são conectadas ao Google Earth e o sistema localiza a posição real. Em relação ao sistema de aquisição de dados de GPS, alimentamos o módulo de GPS com uma fonte de 5V. Depois de ligado, o módulo começa a se comunicar com os satélites para obter suas coordenadas atuais e então usa um TTL para enviar os dados ao computador por meio de uma porta serial usando o protocolo RS232, e então é processado pelo LabVIEW. O LabVIEW é programado para extrair as coordenadas da atual posição. O programa que nós criamos identifica a série de dados de longitude e latitude por meio do reconhecimento do formato, determinando assim em qual parte da série estão os dados das coordenadas. As coordenadas são exibidas no painel frontal e inseridas na URL do Google Maps. O painel frontal então exibe um mapa do Google com a posição atual do usuário. Figura 1: Visão geral do sistema Figura 2: SubVI da aquisição de dados de GPS (LabVIEW) A Figura 2 mostra o subvi do sistema de aquisição de dados utilizando o LabVIEW GPS. O diagrama de blocos em azul indica a função de comunicação serial. A caixa verde representa o diagrama de blocos para ler e relacionar a mensagem $GPRMC. O diagrama de blocos em vermelho divide a mensagem $GPRMC em partes únicas. Por fim, a caixa roxa mostra a latitude e longitude extraídas com sucesso. 1/7

2 Figura 3: VI do sistema de aquisição de dados de GPS A figura 3 mostra o VI do sistema de aquisição de dados de GPS com LabVIEW. Depois que as coordenadas da posição real de latitude e longitude são extraídas, elas são inseridas na URL do Google Maps. O painel frontal mostra a posição atual do usuário no Google Earth usando o balão. Resultados e discussão As figuras a seguir mostram o protocolo NMEA 0183 e os detalhes de cada leitura de comando do módulo de GPS. O formato das séries de cada folha de dados é separado em partes por número. Cada número é determinado pelos detalhes listados na série de formatos. A Figura 4 mostra a leitura do painel frontal do subvi do módulo GPS. Os dados em read string são as leituras recebidas pelo módulo de GPS, depois de comunicar com os satélites. Os três comandos repetem continuamente em intervalos de 1 segundo. O detalhe de cada parte da mensagem é indicado pelo datasheet fornecido. Para obter as coordenadas atuais do módulo de GPS, o comando $GPRMC extrai a latitude e a longitude. O string começa com o comando $GPRMC, porque a programação no LabVIEW é projetada para atender ao $GPRMC somente. A longitude e latitude são necessárias para inserir a URL do Google Maps, então a mensagem $GPRMC é extraída. Os dados no substring foram divididos em partes únicas e colocados no array. O programa do LabVIEW extrai somente a latitude e longitude, que são as coordenadas da posição atual, porém o quarto, quinto, sexto e sétimo índice do array são extraídos. A longitude, latitude e a direção são então inseridas na URL do Google Maps, que então mapeia a posição atual do usuário. Figura 4: SubVI de leitura do painel frontal do módulo de GPS 2/7

3 Figura 5: GUI de aquisição de dados de GPS no LabVIEW A Interface de Usuário (IU) do sistema de aquisição de dados de GPS mostra o Google Earth, porta COM, baud rate, latitude, longitude, URL, API key do Google Maps e mais algumas outras informações. A porta COM é usada para estabelecer a porta USB na qual está conectado ao computador. O baud rate é usado para determinar a taxa de dados default do módulo de GPS para transmitir dados para o NI-VISA. O tempo de atraso dá algum tempo de reposta para o módulo GPS. A longitude e latitude são extraídas de uma série de dados do módulo de GPS. A cor e letra indicam as coordenadas da posição atual. Com as coordenadas, o usuário descobre sua posição atual. A URL é uma abreviação de Uniform Resource Locator, que lista o endereço global dos documentos e outros recursos na World Wide Web. O API key do Google Maps é usado para embutir o Google Maps em páginas web, e possui apenas 86 caracteres. O sistema de aquisição de dados de GPS responde melhor com a porta COM configurada para COM5, baud rate em 4800 (o baud rate padrão para o módulo de GPS), e tempo de atraso em 2,000 ms. No nosso experimento, quando o módulo de GPS adquire dados, a latitude mostra uma leitura de 3,08333 e a longitude mostra uma leitura de 101,74. Isso significa que o módulo de GPS adquire as coordenadas como 3,08333 norte e 101,74 leste - assim a localização real do usuário é mapeada no Google Earth (veja a Figura 6). Uma vez que o LED vermelho no módulo de GPS está piscando, significa que ele está realizando uma comunicação bidirecional com o satélite do GPS e os dados adquiridos estão sendo processados pelo LabVIEW. Se o LED vermelho no módulo de GPS manter-se ligado, quer dizer que não está sendo adquirido nenhum sinal. Depois disso, o LabVIEW extrai a longitude e latitude usando a série de formatos reconhecida de cada mensagem, e a partir disso mapeia as coordenadas no Google Earth. Figura 6: Instalação experimental do sistema de aquisição de dados de GPS usando LabVIEW Conclusão Usando o LabVIEW, nós desenvolvemos com sucesso um sistema de aquisição de dados de GPS para usar como uma plataforma de aprendizado, para entendimento da estrutura de dados de um módulo de GPS. O LabVIEW obtém com sucesso os dados do módulo de GPS através da comunicação por porta serial, além de também extrair a latitude e longitude das mensagens do módulo de GPS. Finalmente, a longitude e latitude decodificadas são inseridas na URL do Google Maps para exibir no mapa e localizar a posição real usando o Google Earth. Informações do autor: Pong Ke Xin UCSI University Malaysia ( Lot 12734, Tamn Taynton View Cheras Malásia Tel: inierce@hotmail.com (mailto:inierce@hotmail.com) 3/7

4 Visão geral do sistema SubVI da aquisição de dados de GPS (LabVIEW) 4/7

5 VI do sistema de aquisição de dados de GPS 5/7

6 SubVI de leitura do painel frontal do módulo de GPS GUI de aquisição de dados de GPS no LabVIEW 6/7

7 Instalação experimental do sistema de aquisição de dados de GPS usando LabVIEW Informações legais Esse estudo de caso (esse "estudo de caso") foi desenvolvido por um cliente da National Instruments ("NI"). ESSE ESTUDO DE CASO É FORNECIDO "COMO ESTÁ", SEM GARANTIAS DE QUALQUER NATUREZA E SUJEITO A DETERMINADAS RESTRIÇÕES, COMO ESTABELECIDO DE FORMA MAIS ESPECÍFICA NOS TERMOS DE USO DA NI.COM ( ( 7/7