6LoWPAN-GPS

Abstract

Työn tarkoituksena on välittää GPS-moduulilta saatavia NMEA-viestejä 6LoWPAN-radion välityksellä. NMEA-viestit sisältävät GPS-moduulin laskeman paikkatiedon lisäksi muita navigointiin liittyviä tietoja, kuten suunta ja kelloaika.

Työ on toteutettu käyttämällä Radiocraftsin valmistamalla RC2301 AT 6LoWPANmodulilla ja U-bloxin valmistamalla LEA-4H GPS-moduulilla. Tiedonsiirto moduulien välillä tapahtuu UART-väylän kautta. Laitteen testaamiseen ja GPSmoduulin asetuksien muokkaamiseen käytetään U-bloxin omaa testiohjelmaa nimeltään U-center.

GPS-moduulin vastaanottoherkkyys on -158 dBm:ä, jonka ansiosta sen pitäisi toimia sisätiloissakin. Moduuli tukee AGPS-toimintoa, joka nopeuttaa huomattavasti ensimmäisen paikkatiedon saantia ja parantaa vastaanottimen tarkkuutta esimerkiksi sisätiloissa, joissa GPS-signaali on heikko.

6LoWPAN-moduuli on tarkoitettu IEEE 802.15.4 -standardin mukaisiin verkkosovelluksiin ja siinä on 2,45 GHz:n taajuusalueella toimiva lähetinvastaanotin. Sen tiedonsiirtokapasiteetti on 250 kbit/s:ä, joka tulee asettamaan rajoituksia työn toteutukselle. 6LoWPAN-moduulin tarvitsema ohjelma on toteutettu Ylivieskan Centrian toimesta.

Työ toteutettiin suunnittelemalla ja valmistelemalla piirilevy, joka mahdollistaa moduulien ohjelmoinnin ja asetuksien muokkaamisen, GPS-signaalin vastaanottamisen, moduulien välisen tiedonsiirron ja paikkatiedon välittämisen eteenpäin. Lisäksi piirilevylle on toteutettu käyttöjännitteen vakavointi, joka mahdollistaa akun tai patterin käyttämisen virtalähteenä ja näin ollen helpottaa laitteen testaamista. Piirilevyn suunnittelu pohjautuu moduuli valmistajien suosituksiin. Piirilevyn toteutuksen pääpaino on ollut saavuttaa mahdollisimman hyvä GPS-signaalin vastaanottoherkkyys ja mahdollisten 6LoWPAN-radion aiheuttamien korkeataajuuksisien häiriöiden poistamiseen.

The purpose of the thesis was to transmit a GPS module derived NMEA messages via 6LoWPAN radio. NMEA messages include location information and other navigation-related information such as direction and time calculated by a GPS module.

The thesis was carried out by using RC2301AT 6LoWPAN module manufactured by Radiocrafis and LEA-4H GPS module manufactured by U-Blox. Data transferring between the modules was made by using UART connections. Testing the device and modifying GPS-module's configurations took place by using UBlox's own test software called the U-center.

The GPS module's receiving sensitivity is -158 dBm, due to which it should work indoors. The module supports AGPS feature, which will remarkably speed up receiving the first position fix and improve the accuracy of the receiver, for example indoors where the GPS signal is weak.

6LoWPAN-moduIe is intended for network applications that the IEEE 802.15.4 standard and it has a radio receiver-transmitter working on a 2.45 GHz band. Data transfer capacity is 250 kbit/s, which set limits to implementations of this work. The program needed in 6LoWPAN module was written by Ylivieska Centria.

The work was carried out by planning and preparing a circuit board that enables the programming and configuring of the modules, receiving GPS signal, transferring data between the modules and transmitting the location information. The circuit board also includes operation voltage regulation, which allows to use a battery as a power source, which helps in testing the device. Circuit board design is based on the module manufacturer's recommendations. In Circuit board implementation the focus was on achieving the best possible GPS signal receiving sensitivity and filtering potential high frequency interferences caused be 6L0WPANradio.