MONTAJE / Construyase su propio navegador GPS

Autor: Carlos Rodriguez Navarro

Hoy en día es cada vez más frecuente encontrar sistemas de navegación basados en receptores GPS en ciertos automóviles de gama alta, pues realmente prometen ser muy útiles especialmente para el guiado en sitios que desconozcamos simplificando especialmente la navegación en ciudades o sitios que no conozcamos.

También lo sistemas GPS empiezan ser populares como dispositivos autónomos para la navegación personal (en ciudades y en el campo), navegación marina e incluso aérea, etc.

Cierto es que empiezan a aparecer ordenadores de mano con el receptor GPS integrado, pero también es cierto que aun los precios de estos dispositivos no parecen estar al alcance de todos los bolsillos (especialmente si solo se le quiere dar al miniordenador otros usos), razón por lo que a lo largo de este articulo intentaremos diseñar un sistema de navegación practico donde las premisa precio y simplicidad sean una realidad tangible.

EL RECEPTOR GPS

Orbitando alrededor de la tierra se encuentran una serie de satélites que emiten constantemente su posición con respecto a la superficie terrestre. El receptor GPS es capaz de recibir las señales de estos satélites y, cuadrándolas con una serie de cálculos de tiempo por los que el usuario no ha de preocuparse, determinar nuestra posición dentro de la cuadrícula en que los mapas dividen la tierra, con una exactitud de metros.

El sistema GPS, sin embargo, no es perfecto. Tiene varios defectos. El primero es que el sistema de satélites es propiedad del ejército de los Estados Unidos, por lo que éste se guarda la potestad (así te lo advierten incluso los manuales del receptor GPS que compres) de en cualquier momento anular, restringir o falsear la exactitud con que los satélites emiten su información. El segundo defecto es que la transmisión del satélite, ya débil de por sí, no puede atravesar edificios o zonas boscosas muy tupidas. No podremos usar el GPS dentro de casa, en una calle muy cerrada o en el fondo de un valle tupido. Sin embargo, al haber diversos satélites en diversas posiciones del cielo, siempre es fácil asegurarse un lugar a cielo despejado en el que podamos obtener la cobertura deseada.

Desde hace dos años la Unión Europea y la Agencia Espacial Europea están trabajando en un sustituto de la red de satélites americanos. El proyecto se llama Galileo.

Por su importancia pues el receptor GPS es el elemento básico de cualquier sistema de navegación, por lo que es obvio que según las prestaciones que no del propio receptor GPS así los será las prestaciones en cuanto a velocidad de respuesta, precisión, estabilidad, etc. del sistema de navegación final.

Hoy en día existe un abanico muy extenso de receptores GPS: Integrados en sistemas complejos, basados en ordenadores de bolsillo, receptores en compact-flash, receptores con Bluetooth, receptores con salida Usb, receptores con salida serie, etc.

De todos ellos por su excelente relación calidad -precio, la opción más aconsejable son los llamados “GPS-Mouse-Receiver” los cuales básicamente albergan en muy pocos centímetros (típicamente en un dado de 41 x41 x 18mm) toda la lógica y electrónica necesaria para entregar una señal basada en el protocolo NMEA 0183 v2.2. La mala noticia en este tipo de receptores es que por su reducido tamaño, no incluyen la alimentación interna y además debemos obligatoriamente conectarlo a algún dispositivo inteligente que nos traduzca las señales generadas por estos (basadas en el protocolo normalizado NMEA).

Las conexiones normalizadas de la mayoría de los Mouse-Construyase GPS tablaGPS , suelen basarse en conectores tipos ps2 macho, pero tenga mucha atención, pues como se puede apreciar en la tabla ,su conexiones no son en absoluto compatibles con ninguna de los dispositivos ps2 (como podría ser un ratón o teclado).

ELECCIÓN DEL MINIORDENADOR

Como ha quedado expuesto, la mayoría de los receptores GPS nos reportan una señal basada en el protocolo NMEA con los datos de las coordenadas, hora, elevación, numero de satélites, etc., pero bien es cierto que sin un ‘ traductor’ no seriamos capaces de descodificar esas señales.

Para esa función podaremos utilizar un ordenador convencional (de hecho podremos conectar el adaptador que proponemos a un ordenador PC convencional) pero tenemos el problema del tamaño, peso y por ende la escasa movilidad y autonomía, etc.

Así las cosas podemos usar para la gestión de la señal NMEA un miniordenador de bolsillo lo suficiente potente para realizar los cálculos necesarios en poco espacio. Entre los miniordenadores disponibles destacan por su bajo precio aquellos con el sistema operativo PalmOs los cuales especialmente en versiones antiguas son bastantes económicos (en parte porque han sido deshancados por los miniordenadores con Windows CE , quizás por su intento de emulación también en el miniordenador el SO de moda: Microsoft Windows).

Estas maquinas con Palm- OS como SO ,no obstante mantienen una estabilidad muy alta del S.O., una excelente CPU a prueba de toda duda, y entre sus muchas virtudes tienen un escasísimo consumo de energía (esto no suele ser así con los miniordenadores con Windows -CE que tienen muchísima menor autonomía).

En las pruebas realizadas ,se decidió finalmente que un miniordenador Palm MI05 con base de sincronización serie era la opción más conveniente por su potente hardware (8Mb de RAM, procesador ARM a 175Mhz y pantalla TFT táctil de 320×320 ) y su bajo precio (pero insistimos: en realidad nos hubiera valido cualquier miniordenador con Palm OS con cuna de sincronización serie ¡! NO USB!!)

CONEXIONES DE LA PALM

Realmente el conector inferior de estos miniordenadores consta de un conector propietario de 10 pines en línea, el cual provee además del pulsador de sincronización, los pines necesarios para establecer una conexión rs232 con cualquier dispositivo.

Construyase GPS diagrama

EL MONTAJE

Descritas las conexiones del receptor GPS y las de la base de sincronización de la PALM , es bien sencillo deducir el montaje pues nos limitaremos a interconectar ambos dispositivos bajo el principio del MODEM Nulo, provedendo además de la alimentación de +5V al receptor GPS.

Al prever la propia Palm de una base de sincronización serie, usaremos esta misma con objeto de minimizar el costo total (dada la dificultad de obtener el citado conector propietario de 10 pines).

Así las cosas en el dispositivo adaptador que proponemos, conectaremos por un lado el conector cannon de 9 pines procedente de la base hotsync de la Palm y por otro lado conectaremos el conector ps2 procedente del receptor GPS, uniendo las masas entre si de ambos dispositivos y sus respectivos líneas de recepción y transmisión RS232 y por ultimo conectando 4 baterías AAAAA en serie entre los pines 2 y 1 del conector ps2.

Construyase tabla2

Construyase aspectoCon objeto de no sobrecargar al receptor GPS cuya alimentación es 5v conectaremos un pequeño diodo a la salida del portapilas para bajar 0.6V los aproximadamente 6V entregados por la asociación de baterías (1.5V*4).

Por último para poder cargar cómodamente las baterías opcionalmente podemos equipar a nuestro dispositivo un pequeño conector jack de 2 1/ 1″ para cargar desde una simple fuente de 5v DC.. También aquí conectaremos un diodo en serie de protección para evitar la descargas de las baterías a través de la fuente cuando ésta esté apagada.

PROCESO DE MONTAJE Y AJUSTE

Construyase diagrama2

El proceso de montaje es bastante fácil y no entraña ninguna dificultad especial. Simplemente mecanizaremos en un caja adecuada para albergar el conjunto, perforando al menos tres aberturas: 1 para el conector cannon, otra para el interruptor de encendido y otra circular para el conector PS2.

Practicadas las aberturas procederemos a fijar mecánicamente el cannon, el interruptor y el PS2. Es el momento de soldar las conexiones entre el cannon y el GPS cuidando de hacerlo entre los pines correctos (poniendo especial atención en el orden de los pines del ps2 del receptor GPS).

Seguidamente emplazaremos en el interior el portapilas y soldaremos un diodo a su salida enserie que conectaremos al interruptor de encendido y por otro lado a la masa del chasis. Por último conectaremos un hilo a la salida del interruptor al ps2.

Como opción interesante también podemos añadir un pequeño jack hembra para empotrar de 2 1/2″ mono para proceder a la carga de las baterías (simplemente conectaríamos este al portapilas con un diodo de protección en serie con el positivo de éstas).

SOFTWARE NECESARIO

Para poder interpretar las instrucciones NMEA es necesario instalar en el ordenador de bolsillo algún tipo de software compatible con Palm O.S. que cumpla esta función. Afortunadamente existe una variedad inmensa de sw disponible para el sistema operativo PALM OS a partir de la versión 3.5 de la mayoría de los fabricantes de este tipo de programas se pueden bajar versiones funcionales de éstos (con alguna limitación menor).

A continuación se muestran alguno de los programas que se ha probado su funcionamiento con el PGM 111,1a Palm M105 y el adaptador descrito:

Compass (brújula): Compass es una herramienta con la que podrás comprobar y verificar la conectividad entre el receptor GPS instalado y tu dispositivo. Soporta comunicaciones vía puerto serie permitiendo visualizar, de un modo autónomo, sentencias NMEA 0183: latitud, longitud, velocidad, altitud, hora real, orientación y niveles de cobertura. Un curioso modo de verificar la señal GPS capturadas por tu receptor y conocer los datos resultantes de la triangulación por tiempos de envío. Puede descargar una versión operativa desde su sitio original: http:/ /www.gpspilot.com/products/ compass.shtml

GPS Atlas (la ultima versión es la 5.0): Para el lector introducido en temas de cartografía antes de seguir hay que decirle que es lo que no hace este programa: No genera caminos de un punto a otro y No tiene capas. Resumiendo: No es una herramienta topográfica, es una herramienta para excursionistas, navegantes y similares. Este programa, cuyo precio a la hora de escribir este artículo ronda los 25 euros, puede ser descargado en versión demo de la Web www.gpspilot.com. También necesitaremos descargar de esta Web el programa Cartographer. Este programa, gratuito, es el que nos permitirá realizar un mapa calibrado en formato PDB a partir de una imagen de un mapa.

Construyase trackerTracker: Explore o almacene sus viajes para futuras referencias: preparación de guías de viaje, seguimiento de caminos, seguimiento y compartición de circuitos, ..en orden a extender, corregir o incluso construir mapas a medida. Visualice tracks en los mapas. Al Conectar el receptor GPS nos indicará la posición punto a punto y lo mostrará en el mapa registrando sus movimientos para poderlo usar para volver sobre sus pasos. Exportación de logs de track logs a PC’s para su uso en aplicaciones GIS. Es uno de los mejores para terrenos salvajes o remotas áreas. Este programa, puede ser descargado en versión demo de la Web www.gpspilot.com

Tom-Tom city Maps: El programa por excelencia para mapas de ciudades si lo que buscas es calidad y detalle. TOM TOM City MAP planifica la mejor ruta a seguir desde nuestra posición al destino que le indiquemos. El programa nos indicará el número total de kilómetros de la ruta a realizar, así como el tiempo estimado en llegar a destino. Podemos elegir entre la creación de la ruta más corta o la más rápida. También nos da indicaciones de los giros a realizar a lo largo de la ruta. Incluye mapas de callejeros de los siguientes países europeos: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Francia, Holanda, Italia, Luxemburgo, Portugal, Reino Unido, Suecia y Suiza. Contiene una base de datos con más de 100 mil ciudades. Con el receptor GPS compatible (que emita sentencias NMEA 0183 V.2) conectado al PDA veremos nuestra posición sobre el mapa. Más información en http:// www.tomtom.com/

Construyase mapopolisMapopolis: Mapopolis es uno de los pocos mapas disponibles para tu dispositivo con compatibilidad y comunicación con sistemas GPS y con licencia totalmente GRATUITA. Sus opciones y capacidades te permitirán especificar la ciudad deseada, visualizar todas sus carreteras, calles y puntos importantes, realizar búsquedas, activar el sistema GPS, añadir nuevos puntos, controlar distancia y demás. Uno de sus puntos negativos, es la única disponibilidad de mapas de ciudades americanas evitando de esta manera, su uso en territorios europeos y provocando incompatibilidades con sistemas de navegación no americanos. Conoce las calles de las ciudades americanas a la perfección, pero también están disponibles casi todas las ciudades españolas. Mapopolis es uno de los pocos mapas disponibles para tu dispositivo con compatibilidad y comunicación con sistemas GPS y con licencia totalmente GRATUITA. Sus opciones y capacidades te permitirán especificar la ciudad deseada, visualizar todas sus carreteras, calles y puntos importantes, realizar búsquedas, activar el sistema GPS, añadir nuevos puntos, controlar distancia y demás, también están disponibles casi todas las ciudades españolas. Puedes descargarlo de http:/ /www.mapopolis.com/

Construyase pathawayPathaAway: Pathaway es un programa de mapa móvil, y va a ser el encargado de que la información proporcionada por el receptor GPS nos diga más cosas que una simple serie de números y flechas (la posición geográfica, dirección y velocidad que el GPS nos da). Esencialmente, Pathaway introduce en la memoria del PDA un mapa o callejero normal y corriente, bien escaneado de un mapa de papel u obtenido electrónicamente de sitios de Internet. Introduciendo las coordenadas correspondientes a, por ejemplo, las esquinas de nuestro mapa (datos que conocemos bien por interpretar el mapa o por tomar manualmente con el GPS la posición en dos puntos conocidos que podamos localizar dentro del mapa), Pathaway obra el milagro, ya que puede mostrarnos en tiempo real nuestra posición en ese gráfico. Así pues, pronto veremos una flechita que seguirá fielmente nuestros movimientos a escala dentro del mapa. Si no lo sabías te parecerá increíble.

El gráfico puede ser mucho mayor que la pantalla del ordenador de bolsillo, de modo que cuando nos desplacemos iremos viendo por qué carretera, aldea o monte vamos, desplazándose el mapa cuando lleguemos al borde de lo que estamos viendo. A partir de este posiciona-miento básico se abre un amplio abanico de posibilidades en el que Pathaway es tremendamente rico. Así pues, nos será posible señalar y buscar puntos por sus coordenadas o sus nombres, determinar rutas y seguir trazados (si lo deseamos, podemos ver una línea de color todo el camino que vamos realizando por el mapa y saber si nos estamos desviando de cierta ruta). Además, el panel de Pathaway nos ofrece y calcula constantemente información como la posición, el punto más próximo, la velocidad, el tiempo que se calcula hasta la llegada, etc. Pathaway puede manejar y almacenar sin problemas gran cantidad de Puntos (lugares conocidos en el mapa que almacenamos para luego localizarlos o dirigirnos a ellos), mapas y Rutas (serie de Puntos que forman un itinerario o camino), así como importar y exportar Puntos y Rutas al GPS para poder usarlo de forma independiente a la Palm. Junto a Pathaway se incluyen dos programas para PC llamados Map Manager e Icón Manager. Mas información en http:// www.softmaptech.com/en/volumes/ volEN Path Awav.html

Construyase tabla3

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