如何使用Raspberry Pi為船制作GPS導(dǎo)航系統(tǒng)

幾千年來，人們一直將海洋作為食物來源和運(yùn)輸貨物的方式。他們所做的最重要的事情之一就是跟蹤他們的位置。如果他們在海上迷路了，他們永遠(yuǎn)不知道他們會在哪里登陸。幸運(yùn)的是，他們開始制作圖表和工具來幫助導(dǎo)航。六分儀是制作的工具之一，但本文不是關(guān)于六分儀的使用。

在現(xiàn)代，我們使用 GPS 在海上導(dǎo)航。最早的海上 GPS 設(shè)備只給出緯度和經(jīng)度。要找到您的位置，您必須在海圖上寫下緯度/經(jīng)度。從那時(shí)起，GPS 海圖繪圖儀的發(fā)展已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。它們的工作方式類似于您車內(nèi)的 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)。您有很多不同的供應(yīng)商，有很多不同的型號可供選擇。型號越好，價(jià)格越高。最大的公司之一Garmin以 199 美元到 10，000 美元以上的價(jià)格銷售圖表繪圖儀。第一個(gè)是4英寸屏幕，最后一個(gè)是24英寸全高清屏幕。

Garmin.com的屏幕截圖

Garmin.com的屏幕截圖

其他供應(yīng)商是Lowrance和West Marine。

有些系統(tǒng)可以讓您定義什么是淺水和危險(xiǎn)水域。當(dāng)你計(jì)劃你的旅行時(shí)，你可以在地圖上做兩個(gè)點(diǎn)，并告訴它計(jì)算路線。這將使旅途安全，因此您不會被困在陸地上。

我不想把那么多錢花在我自己建造和制造的東西上。環(huán)顧四周，我找到了我需要的大部分零件。我找到了三個(gè)最重要的東西：一個(gè) Raspberry Pi、一個(gè) GPS 模塊和一個(gè)在 19v DC 上運(yùn)行的 LCD 屏幕。除此之外，我還需要一些電源電路。

要求：

樹莓派。我正在使用 Rpi 2 型號 B。

顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。

Openplotter安裝在 8GB Micro SD 卡上。

來自O(shè)penseamap的地圖。

DC-DC 升壓轉(zhuǎn)換器。

DC-DC 12v 至 5v 穩(wěn)壓器。

一個(gè)GPS 模塊和一個(gè)串口轉(zhuǎn) USB轉(zhuǎn)換器。

您可以將其他幾個(gè)設(shè)備連接到設(shè)置，但我只使用 GPS 模塊。我的 GPS 模塊是EM-411。這不是一個(gè)關(guān)于使用OpenCPN的項(xiàng)目，而只是我如何完成我的設(shè)置。

硬件

在一堆顯示器中，我找到了一個(gè)在 19v DC 上運(yùn)行的顯示器。為了給這臺顯示器供電，我使用了我在 eBay 上找到的 DC-DC 升壓轉(zhuǎn)換器。我需要提高電壓，因?yàn)槲掖系?a target="_blank">電源是 12v DC。升壓轉(zhuǎn)換器如下所示：

我買了兩個(gè)是件好事，因?yàn)槠渲幸粋€(gè)不起作用。

為了給樹莓派供電，我使用了一個(gè)基于 LM338K IC 的自制穩(wěn)壓器。IC 封裝為 TO-3。LM338K 是一款 5 安培可調(diào)穩(wěn)壓器，以下原理圖基于數(shù)據(jù)表 （PDF）。

這是 Raspberry Pis 電源調(diào)節(jié)器的示意圖：

這是零件清單：

我的 GPS 模塊通過 RS-232 到 USB 轉(zhuǎn)換器連接到 Raspberry Pi。我在 eBay 上也發(fā)現(xiàn)了：

組件方面：

背面：

軟件

下載 Openplotter 并安裝它，就像安裝Raspbian或 Noobs 一樣。

為了使啟動過程自動化，我對默認(rèn)軟件設(shè)置進(jìn)行了一些更改。我制作了一個(gè)自動啟動導(dǎo)航的腳本。首先，確保您在啟動時(shí)自動登錄。

啟動 Raspberry Pi 并使用用戶“pi”和密碼“raspberry”登錄。然后使用命令 startx 啟動 GUI。然后點(diǎn)擊：

菜單 → 首選項(xiàng) → Raspberry Pi 配置

在 System 文件夾中，選擇啟動選項(xiàng)“To Desktop”，并選中自動登錄框“Login as user ‘pi’”。

上電后，Raspberry Pi 啟動，自動以用戶“pi”登錄，并啟動 GUI。要自動啟動導(dǎo)航工具，請打開終端，然后導(dǎo)航到隱藏文件夾 .config/autostart。

cd .config/自動啟動

我是 TAB 鍵的活躍用戶。所以我寫

唱片公司

并按 TAB 鍵。覆盆子以 config/ 結(jié)尾。然后我按 a 鍵，然后再次按 TAB。因此，只需按鍵盤 9 次，我就編寫了以下命令：

cd 。/config/autstart/

使用以下命令在該文件夾中打開 nano：

nano opencpn.desktop

寫下這幾行：

［桌面入口］

類型 = 應(yīng)用程序

執(zhí)行 = opencpn

按 CTRL+X 并對問題回答“是”?，F(xiàn)在我們已經(jīng)在“pi”用戶的 autostart 文件夾中創(chuàng)建了一個(gè)腳本，接下來要做的就是使該腳本可執(zhí)行。在 .config/autostart/ 文件夾中，編寫命令：

sudo chmod +x opencpn.desktop

實(shí)際的導(dǎo)航應(yīng)用程序稱為 OpenCPN。您可以使用許多不同的地圖來源。

現(xiàn)在，我所要做的就是制作一些漂亮的外殼來安裝電路。

結(jié)論

我的導(dǎo)航系統(tǒng)的總成本：

17 英寸顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)——來自我的一堆回收材料。

樹莓派——35 美元。

GPS 模塊——30 美元。

DC-DC 升壓轉(zhuǎn)換器——6 美元。

DC-DC 穩(wěn)壓器——自制。

RS-232 轉(zhuǎn) USB — 2 美元。

OpenCPN 和地圖——開源。

因此，以低于 100 美元的價(jià)格，我在我的船上為自己打造了一個(gè)同樣出色的導(dǎo)航系統(tǒng)。

我要做的一個(gè)改進(jìn)是買另一臺早餐不吃安培的顯示器。我還將考慮添加不同的測量工具，例如電機(jī)溫度傳感器和油壓表。

圖片和視頻

為了確保一切都在 12v 上運(yùn)行，我并聯(lián)了兩個(gè) 12v 100Ah。在我的船上，我的引擎上有一個(gè)發(fā)電機(jī)。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電池會充電。