這是您可能遇到的問題如果你駕駛四軸飛行器或其他自主飛行器，特別是使用FPV技術(shù)：你正在飛行你的無人機(jī)，可能是在障礙物，地形，過去的樹木和你的無人機(jī)墜毀。

如果你不記得四軸飛行器的確切位置怎么辦？如果您使用FPV護(hù)目鏡飛行，這很容易讓您無法跟蹤無人機(jī)相對于您的位置飛行的位置。你的無人機(jī)可能會在高高的草叢中或在樹上或灌木叢中著陸?？紤]到無人機(jī)可能是昂貴的投資，所有這些情況都令人失望。

因此，在這個項(xiàng)目中，我們將構(gòu)建一個可連接到四軸飛行器的LTE連接GPS跟蹤器。使用此工具，您可以直接從智能手機(jī)中找到墜毀或丟失的無人機(jī)。此外，由于電池電源是遙控飛機(jī)上的一種有價(jià)值的商品，我們將構(gòu)建系統(tǒng)，以便可以從發(fā)射器切換開關(guān)。這樣，GPS定位器在您需要找到丟失的飛機(jī)之前不會使用任何電源。

安裝在無人機(jī)上的GPS追蹤器。

使用Particle.io控制臺跟蹤無人機(jī)。

必需硬件

粒子硼LTE

Adafruit終極GPS FeatherWing

UBEC降壓轉(zhuǎn)換器

接收器控制開關(guān)

公USB連接器

M2尼龍支架套件

關(guān)于Adafruit Ultimate GPS FeatherWing

該項(xiàng)目的核心是兩個開發(fā)板，Particle Boron LTE和Adafruit Ultimate GPS FeatherWing。粒子硼在不同的文章中有更詳細(xì)的介紹，但在我們開始構(gòu)建我們的無人機(jī)GPS定位器之前，了解Ultimate GPS FeatherWing的工作方式將非常有用。

Adafruit Ultimate GPS FeatherWing

GPS FeatherWing的第一個主要功能部分是GPS模塊本身，它是電路板一端的方形部分。這是一款MTK3339 GPS接收器，一種高靈敏度芯片組，能夠跟蹤多達(dá)22顆GPS衛(wèi)星并每秒更新其位置十次。

此外，這對我們的項(xiàng)目非常重要，該裝置在跟蹤時(shí)消耗的電流非常小，僅為20mA。這很重要，因?yàn)殡姵氐碾娔芸赡茉跓o人機(jī)上供不應(yīng)求。

電路板的第二個主要部分是實(shí)時(shí)時(shí)鐘（ RTC）系統(tǒng)。我們不會將RTC用于此項(xiàng)目，但它對于數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用程序來說是一個非常有用的工具。 RTC由紐扣電池供電，可以選擇插入電路板與GPS模塊相對的支架上。

最后，電路板上有幾個引腳斷開，可以通電交付給董事會并允許粒子硼從GPS模塊獲取信息。此外，為此項(xiàng)目選擇FeatherWing的原因是因?yàn)榘惭b孔與粒子硼上的安裝孔非常匹配。

GPS模塊安裝孔。

為系統(tǒng)供電

《在我們開始構(gòu)建無人機(jī)GPS追蹤器之前要了解的第二個概念是如何控制用于運(yùn)行飛機(jī)的電池電量以為粒子硼和終極GPS羽毛提供動力。

第一個任務(wù)是打開和關(guān)閉GPS單元，以便系統(tǒng)在需要之前不消耗任何電池電量。為此，我們將使用接收器控制的開關(guān)。該附件連接到無人機(jī)上的無線電接收器，可以使用接收器的AUX輸出切換為ON和OFF。這種配件通常用于打開和關(guān)閉LED燈，但是當(dāng)我們需要定位無人機(jī)時(shí)，我們將使用它來激活GPS跟蹤器。

Turnigy接收器控制器ON/OFF開關(guān)

其次，典型的四軸飛行器使用的電池電壓介于7.4V和22.2V之間。這對于粒子硼來說太高了，粒子硼通過USB端口接受5V輸入（然后通過板載線性穩(wěn)壓器將其調(diào)節(jié)到3.3V）。

因此，該項(xiàng)目電源系統(tǒng)的第二部分是用于從電池輸出5V的DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器。這個部件稱為通用電池消除電路（UBEC），常用于遙控飛機(jī)和四軸飛行器，用于運(yùn)行5V配件，如LED燈，關(guān)閉電池。對于這個項(xiàng)目，它將作為GPS系統(tǒng)的5V電源。

通用電池消除器電路（UBEC）。

構(gòu)建無人機(jī)GPS追蹤器

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了無人機(jī)GPS追蹤器的主要部分，我們可以開始構(gòu)建系統(tǒng)。我們將首先將電源系統(tǒng)拼接在一起，然后將Ultimate GPS FeatherWing連接到粒子硼。

下面的接線圖顯示了設(shè)計(jì)中每個部件的粗略位置。關(guān)于GPS模塊和Boron之間的連接的更多細(xì)節(jié)將在稍后提供。

接線圖。

將接收器控制的開關(guān)連接到電池

第一步是將接收器控制的開關(guān)連接到四軸飛行器的電池。根據(jù)飛機(jī)的設(shè)計(jì)，您可能已經(jīng)配備了配電板或分配器，用于將電池連接到無人機(jī)上的多個系統(tǒng)。

接收器控制的開關(guān)有兩根輸入線和一根三根-wire header。

接收器控制開關(guān)。

連接電池的電線比連接無線電接收器的標(biāo)題電線厚。首先，將其中一根較粗的電線連接到電池的正極（紅色）電線上?，F(xiàn)在我們將其他粗線斷開。

將開關(guān)連接到電池。

接下來，三線制標(biāo)題將連接到無線電接收器。大多數(shù)無線電接收器都有AUX連接，有時(shí)只是編號最高的連接。

您需要觀察接收器控制開關(guān)和接收器本身之間連接的正確極性。來自開關(guān)的黑線接地，黃線用于發(fā)出信號。

接收器控制的開關(guān)和接收器之間的連接。

將UBEC添加到電路

使用開關(guān)，添加到設(shè)計(jì)的下一部分是UBEC?，F(xiàn)在電力系統(tǒng)有兩個自由連接，一個來自接收器控制的開關(guān)，另一個來自電池的負(fù)極端子。 UBEC每側(cè)都有一組電線。沒有插頭的一側(cè)連接到電池和開關(guān)。只需將黑線連接到電池的負(fù)極，紅線連接到接收器控制的開關(guān)。

將UBEC添加到電路中。

將粒子硼連接到Adafruit Ultimate GPS FeatherWing

現(xiàn)在我們已經(jīng)為我們的裝配完成了電力輸送系統(tǒng)無人機(jī)GPS跟蹤器，我們將略微切換齒輪并通過將粒子硼連接到GPS羽毛組裝系統(tǒng)的業(yè)務(wù)端。

第一步是將標(biāo)題連接到Adafruit Ultimate GPS FeatherWing，以便我們將能夠插入標(biāo)題電纜。 GPS FeatherWing包括一組正確長度的雄性分離頭。您將在GPS FeatherWing上注意到的一個細(xì)節(jié)是，電路板兩側(cè)有兩排引腳。我們將使用該項(xiàng)目的外部引腳集。只需將標(biāo)頭焊接到電路板上，就像過去使用其他分線板一樣。

將標(biāo)題電纜插入GPS FeatherWing。

焊接標(biāo)頭引腳。

在接頭到位后，我們可以使用跨接電纜將兩塊板連接在一起。因?yàn)槲覀儗⒔M件安裝到無人機(jī)上，自由空間有限，我們將使用6英寸跨接電纜。在下一節(jié)中，我們將GPS跟蹤器組件打包成一個適合無人機(jī)的整潔小捆。

粒子硼與GPS羽毛之間的連接。

連接

粒子硼終極GPS羽毛

3.3 V3.3 V

GNDGND

TX（D9）RX

RX（D10）TX

組裝GPS追蹤器

現(xiàn)在我們有了他將Particle Boron和Ultimate GPS FeatherWing連接在一起，我們將機(jī)械地將兩塊板連接在一起。

為此項(xiàng)目選擇FeatherWing的一個原因是因?yàn)樗c粒子硼共享相同的安裝孔間距。我們將使用尼龍支架將兩塊板連接在一起。

首先，將20毫米長的支架連接到粒子硼上的四個安裝孔中的每一個。

連接20mm長的支架。

然后，將Ultimate GPS FeatherWing安裝到支架上。當(dāng)您將GPS板放在支架上時(shí)，您應(yīng)該能夠?qū)⑺须娋€都放在電路板之間以創(chuàng)建一個緊湊的模塊。

將終極GPS羽毛裝載到支架上。

將電路板之間的所有電線連接起來，以創(chuàng)建一個緊湊的模塊。

連接粒子硼的電源

此時(shí)我們有一種機(jī)制可以從無人機(jī)電池上提供5V電源，可以通過無線電發(fā)射器打開和關(guān)閉。下一步是將電源連接到粒子硼。 Boron采用功能強(qiáng)大的微控制器，可與GPS模塊通信并解釋數(shù)據(jù)。 Boron還有一個板載LTE蜂窩調(diào)制解調(diào)器，包括和天線，使無人機(jī)GPS跟蹤器即使沒有WiFi也能將有關(guān)其位置的信息發(fā)送到手機(jī)。

組裝項(xiàng)目的下一步是連接粒子硼到UBEC的力量。但是，我們無法將UBEC直接連接到Boron上的電源輸入引腳，因?yàn)檫@些引腳接受3.3V，而不是5V。因此，我們將UBEC連接到Boron上的USB端口。 USB端口為線性穩(wěn)壓器供電，將5V電源從UBEC轉(zhuǎn)換為3.3V。

因此，要使UBEC連接到粒子硼，我們首先需要組裝USB插頭。插頭有三個部分：連接器本身帶有背面的焊針，另外還有兩半用于連接器的塑料護(hù)罩。在這種情況下，我們只需要連接USB插頭的電源;我們可以忽略數(shù)據(jù)引腳。 USB連接器上總共有五個引腳，插頭一側(cè)有兩個引腳，另一側(cè)有三個引腳。 5V和GND引腳在下圖中突出顯示。

USB插頭。

要組裝連接器，首先將黑線從UBEC焊接到USB插頭上的GND引腳，從UBEC到USB插頭上的+ 5V引腳的紅線。

將黑色從UBEC連接到GND，紅色從UBEC連接到+ 5V。

將電線焊接到插頭上后，將塑料外殼的兩半卡在插頭周圍。

最后，帶電池插入無人機(jī)的電源系統(tǒng)，發(fā)射器上的AUX開關(guān)設(shè)置為打開，您可以通過將USB連接器插入粒子硼來測試系統(tǒng)。如果系統(tǒng)正常工作，您應(yīng)該看到兩個不同的LED亮起。粒子硼上有一個LED，根據(jù)電路板的狀態(tài)，它會以不同的顏色發(fā)光。 Ultimate GPS FeatherWing的一側(cè)還有一個紅色LED。要測試電路板并確保兩者都通電，只需查看這兩個LED。

打開粒子硼。

為終極GPS FeatherWing供電。

閃存固件

現(xiàn)在我們已經(jīng)完成了為這個項(xiàng)目構(gòu)建的硬件，最后階段是將固件刷到粒子硼將允許系統(tǒng)運(yùn)行。在將固件刷新到Boron之前，您首先需要設(shè)置一個粒子賬戶（如果您還沒有），并申請董事會。這些步驟在前一篇文章中有詳細(xì)介紹。

完成設(shè)置粒子帳戶并聲明電路板后，導(dǎo)航到粒子IDE。您可以將以下代碼的代碼復(fù)制/粘貼到IDE中。

// Drone GPS Tracker with LTE Connectivity

// Author： Scott Hatfield （aka Toglefritz）

// Published on Maker Pro

/*

DESCRIPTION：

This sketch for the Particle Boron runs a GPS tracker intended for use

on a quadcopter or other similar drone. The Boron has a cellular LTE

connection allowing it to publish GPS coordinates， obtained from a

GPS unit， to the Particle Cloud.

LICENSE：

This code is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

《 https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ 》

PARTS：

* Particle Boron： 《 https://www.sparkfun.com/products/15069 》

* Adafruit Ultimate GPS FeatherWing： 《 https://www.adafruit.com/product/3133 》

* UBEC Step-Down Converter： 《 https://www.adafruit.com/product/1385 》

HARDWARE CONNECTIONS：

* Boron GND --》 GPS GND

* Boron 3.3V --》 GPS 3.3V

* Boron D10 --》 GPS TX

* Boron D9 --》 GPS RX

*/

// Add the Adafruit GPS library

#include

// Name the Serial port

#define GPSSerial Serial1

// Connect to the GPS on the hardware port

Adafruit_GPS GPS（&GPSSerial）;

uint32_t timer = millis（）;

void setup（） {

// Publish a little welcome message

Particle.publish（“Drone GPS tracker online”）;

// 9600 NMEA is the default baud rate for Adafruit MTK GPS‘s- some use 4800

GPS.begin（9600）;

// Turn on RMC （recommended minimum） and GGA （fix data） including altitude

GPS.sendCommand（PMTK_SET_NMEA_OUTPUT_RMCGGA）;

// Set the update rate

GPS.sendCommand（PMTK_SET_NMEA_UPDATE_1HZ）; // 1 Hz update rate

// Request updates on antenna status， comment out to keep quiet

GPS.sendCommand（PGCMD_ANTENNA）;

delay（1000）;

}

void loop（）

{

// Read data from the GPS

char c = GPS.read（）;

// If a sentence is received， we can check the checksum， parse it.。.

if （GPS.newNMEAreceived（）） {

if （！GPS.parse（GPS.lastNMEA（））） // This also sets the newNMEAreceived（） flag to false

return; // we can fail to parse a sentence in which case we should just wait for another

}

// if millis（） or timer wraps around， we’ll just reset it

if （timer 》 millis（）） timer = millis（）;

// Approximately every one minute or so， print out the current stats

// Since the drone will not be moving， we do not need to update its location

// too often

// Note that this statement also causes the first reading to take place

// one minute after the Boron powers on， which gives the GPS sensor time

// to obtain a fix

if （millis（） - timer 》 60000） {

timer = millis（）; // Reset the timer

// Check if the GPS has a fix

if （GPS.fix） {

Particle.publish（“Location： ”， String（GPS.latitudeDegrees） + “， ” + String（GPS.longitudeDegrees））; // Publish the physical location of the drone

// Divide by 60 to convert minutes to degrees

}

else {

Particle.publish（“No GPS fix”）;

}

}

}

代碼相當(dāng)簡單，這要?dú)w功于Adafruit卓越的GPS庫，它可以解決大部分繁重的工作問題。 GPS模塊并解釋模塊返回的GPS數(shù)據(jù)。

代碼首先配置一些GPS功能選項(xiàng)，包括波特率，GPS將獲得的信息以及GPS單元的速率將更新其位置。大部分艱苦工作是通過一行 GPS.parse（GPS.lastNMEA（）） 完成的。 GPS傳感器向粒子硼提供NMEA語句，如下所示：

$ GPBWC，220516，5130.02，N，00046.34，W，213.8，T，218.0，M， 0004.6，N，EGLM * 11

Adafruit GPS庫最有用的部分之一是解析這些信息的功能的可用性，即讓人類可讀來自GPS傳感器傳送的原始數(shù)據(jù)的信息。一旦解析了信息，Boron將使用緯度和經(jīng)度將GPS位置每分鐘發(fā)布一次到粒子云。

使用GPS追蹤器

在無人機(jī)開啟的情況下（電池連接到供電系統(tǒng)），您可以激活粒子硼 - 通過將發(fā)射器上的AUX開關(guān)撥到ON，可以為GPS跟蹤器供電。然后，打開粒子控制臺。您應(yīng)該在線看到粒子硼。

當(dāng)您選擇Boron時(shí)，您將開始在粒子控制臺中接收事件。這些事件將被稱為位置，事件中的數(shù)據(jù)將是無人機(jī)的GPS坐標(biāo)，單位為度。

打開粒子控制臺。

通過這些信息，您可以通過比較GPS追蹤器的位置和手機(jī)的位置來找到丟失的無人機(jī)。在粒子控制臺中，在GPS坐標(biāo)上方，有一個方便的按鈕可將坐標(biāo)復(fù)制到剪貼板中。

將坐標(biāo)復(fù)制到剪貼板。

然后，您可以將數(shù)據(jù)粘貼到Google地圖中，以查看丟失的無人機(jī)的位置在地圖上。您甚至可以像往常一樣使用Google地圖導(dǎo)航，從您的位置到無人機(jī)的步行，駕駛或騎車路線。

使用Google地圖導(dǎo)航。