【Dfrobot Sim808板卡测试报告】关于无人船开发使用

费心LE

    首先感谢DFRobot给我机会对SIM808板的测试。
    DFRobot SIM808 这块是一款集成了四频段GSM/GPRS和GPS导航技术的Arduino扩展板。可用于物联网、安保、防盗等行业，同时还支持电话通讯、短信收发、DTMF、FTP等功能。是一个多功能实用的好东西。官方提供的库方便我们更快的使用起来，适用于每个学习阶段的创客。



      我这次申请的DFRobot SIM808 板子进行无人船的研发，DFRobot SIM808 带有GPS/GPRS等功能方便数据收集同时方便管理。
      无人机和无人船相比，无人机有着续航时间短、信号范围小、操作不当容易发生“炸机”等缺点，对操作者的要求比较高；相对于无人船来说，它不用像无人机那样，长期待在水上，保证安全；有广阔的视野，不怕无人机那样，担心挂在树上，缠在电线上，撞在楼上等潜在危险；就算是没电的状态下，能保证电源的其他来源。
      需要准备的材料：
        arduino uno板
        DFRobot SIM808
        电子罗盘（HMC 5883L）
        两个小型电机
        充电宝（或者18650的电池）
        太阳能电池板
        升压模块
        稳压模块
   


     此次我使用双电机结构来使无人船完成前进、转向等运动（不过还有其他的方式，生活上用的船大部分都是使用舵来控制方向，电机控制前进的组合而成的），同时添加了电子罗盘，因为GPS本身没有方向，想了解前进的方向，有两种方式：一，GPS在一个方向上运动一段距离，在地图上显示出路径，即可判断方向；二，利用电子罗盘来确定方向；我选择第二种省时高效的方法。
     电源方面，为了防止没电的尴尬情况，增加了太阳能电池板，能对整个系统提供供电，保证长期稳定性。



      这是我做的实物图，比较简陋，为测试板，后期会逐渐加强。
      太阳能电池板考虑到，船的方向的不确定性，保证机动性，采用平铺结构，能保证极大的采光面积。整部船一共增加了四个塑料瓶（还有两个在底部），左右两边的可增加船的扩展面积，保证船在海上不会翻，底部的就是增加浮力；

     然后就是控制部分了：
   

1. ///////////////lat代表经度 （latitude)  /////lon代表纬度(longitude)//////
   
2. 
   
3. ////////////////调用SIM808关于GPS部分
   
4. #include <DFRobot_sim808.h>
   
5. #include <SoftwareSerial.h>
   
6. 
   
7. //#define PIN_TX    10
   
8. //#define PIN_RX    11
   
9. //SoftwareSerial mySerial(PIN_TX,PIN_RX);
   
10. //DFRobot_SIM808 sim808(&mySerial);//Connect RX,TX,PWR,
    
11. 
    
12. DFRobot_SIM808 sim808(&Serial);
    
13. 
    
14. 
    
15. /////////////////罗盘部分
    
16. 
    
17. #include <Wire.h>
    
18. #include <HMC5883L.h>
    
19. 
    
20. HMC5883L compass;
    
21. 
    
22. /////设置
    
23.      /////罗盘设置
    
24. float heading;
    
25. float declinationAngle;
    
26. float headingDegrees;
    
27. 
    
28. //////////////坐标定义
    
29.               ///起始坐标
    
30. float beginlon;//设置起始坐标经度
    
31. float beginlat;//设置起始坐标纬度
    
32.              ////目的坐标
    
33. float goallon;//设置目的坐标经度
    
34. float goallat;//设置目的坐标纬度
    
35.           //////实时坐标
    
36. float actuallon;///设置实时坐标经度
    
37. float actuallat;///设置实时坐标经度
    
38.         /////罗盘指向
    
39. float pointlon;//// 罗盘目标经度指向
    
40. float pointlat;////罗盘目标纬度指向
    
41. 
    
42. float comparelon;////设置经度比较值
    
43. float comparelat;////设置纬度比较值
    
44. float scopelon;///设置经度范围
    
45. float scopelat;///设置纬度范围
    
46. int ls= 7;///设置低速（low speed)
    
47. int hs = 8 ;///设置高速(high speed)
    
48. int motor1 = 9;///1号电机
    
49. int motor2 = 10;///2号电机
    
50. 
    
51. 
    
52. 
    
53. 
    
54. 
    
55. void setup() {
    
56.   //mySerial.begin(9600);
    
57.   Serial.begin(9600);
    
58. 
    
59.   //******** Initialize sim808 module *************
    
60.   while(!sim808.init()) {
    
61.       delay(1000);
    
62.       Serial.print("Sim808 init error\r\n");
    
63.   }
    
64. 
    
65.   //************* Turn on the GPS power************
    
66.   if( sim808.attachGPS())
    
67.       Serial.println("Open the GPS power success");
    
68.   else
    
69.       Serial.println("Open the GPS power failure");
    
70. 
    
71. 
    
72.       ////////////罗盘
    
73.        // Initialize Initialize HMC5883L
    
74.   /*Serial.println("Initialize HMC5883L");
    
75.   while (!compass.begin())
    
76.   {
    
77.     Serial.println("Could not find a valid HMC5883L sensor, check wiring!");
    
78.     delay(500);
    
79.   }/*==*/
    
80. 
    
81.   // Set measurement range
    
82.   compass.setRange(HMC5883L_RANGE_1_3GA);
    
83. 
    
84.   // Set measurement mode
    
85.   compass.setMeasurementMode(HMC5883L_CONTINOUS);
    
86. 
    
87.   // Set data rate
    
88.   compass.setDataRate(HMC5883L_DATARATE_30HZ);
    
89. 
    
90.   // Set number of samples averaged
    
91.   compass.setSamples(HMC5883L_SAMPLES_8);
    
92. 
    
93.   // Set calibration offset. See HMC5883L_calibration.ino
    
94.   compass.setOffset(0, 0);
    
95. 
    
96. 
    
97.   //////
    
98.    pinMode (ls,OUTPUT);
    
99.    pinMode (hs,OUTPUT);
    
100.    pinMode (motor1,OUTPUT);
     
101.    pinMode (motor2,OUTPUT);
     
102. 
     
103. 
     
104. /////////////////////////////////输入///////////////////////////
     
105.    beginlon = 120.88;//////////////////输入起始坐标经度
     
106.    beginlat = 25.69;///////////////// 输入起始坐标纬度
     
107. 
     
108.    goallon =135.45;///////////////////////////////输入目的坐标经度
     
109.    goallat = 27.22;//////////////////////////////输入目的坐标纬度
     
110. }
     
111. 
     
112. void getGPS() {
     
113.    //************** Get GPS data *******************
     
114.    /*if (sim808.getGPS()) {
     
115.     Serial.print(sim808.GPSdata.year);
     
116.     Serial.print("/");
     
117.     Serial.print(sim808.GPSdata.month);
     
118.     Serial.print("/");
     
119.     Serial.print(sim808.GPSdata.day);
     
120.     Serial.print(" ");
     
121.     Serial.print(sim808.GPSdata.hour);
     
122.     Serial.print(":");
     
123.     Serial.print(sim808.GPSdata.minute);
     
124.     Serial.print(":");
     
125.     Serial.print(sim808.GPSdata.second);
     
126.     Serial.print(":");
     
127.     Serial.println(sim808.GPSdata.centisecond);
     
128.     Serial.print("latitude :");
     
129.     Serial.println(sim808.GPSdata.lat);
     
130.     Serial.print("longitude :");
     
131.     Serial.println(sim808.GPSdata.lon);
     
132.     Serial.print("speed_kph :");
     
133.     Serial.println(sim808.GPSdata.speed_kph);
     
134.     Serial.print("heading :");
     
135.     Serial.println(sim808.GPSdata.heading);
     
136.     Serial.println();
     
137. 
     
138.     //************* Turn off the GPS power ************
     
139.     sim808.detachGPS();
     
140.   }  */
     
141. }
     
142. 
     
143. void luopan()
     
144. {
     
145.   Vector norm = compass.readNormalize();
     
146. 
     
147.   // Calculate heading
     
148.   float heading = atan2(norm.YAxis, norm.XAxis);
     
149. 
     
150.   // Set declination angle on your location and fix heading
     
151.   // You can find your declination on: [url]http://magnetic-declination.com/[/url]
     
152.   // (+) Positive or (-) for negative
     
153.   // For Bytom / Poland declination angle is 4'26E (positive)
     
154.   // Formula: (deg + (min / 60.0)) / (180 / M_PI);
     
155.   float declinationAngle = (4.0 + (26.0 / 60.0)) / (180 / M_PI);
     
156.   heading += declinationAngle;
     
157. 
     
158.   // Correct for heading < 0deg and heading > 360deg
     
159.   if (heading < 0)
     
160.   {
     
161.     heading += 2 * PI;
     
162.   }
     
163. 
     
164.   if (heading > 2 * PI)
     
165.   {
     
166.     heading -= 2 * PI;
     
167.   }
     
168. 
     
169.   // Convert to degrees
     
170.   float headingDegrees = heading * 180/M_PI;
     
171. 
     
172.   // Output
     
173. /* Serial.print(" Heading = ");
     
174.   Serial.print(heading);
     
175.   Serial.print(" Degress = ");
     
176.   Serial.print(headingDegrees);
     
177.   Serial.println();
     
178.   delay(500);*/
     
179. 
     
180. 
     
181. }
     
182. 
     
183. 
     
184. 
     
185. void lon()
     
186. {
     
187.    comparelon = goallon - beginlon;////比较目的地与出发地方经度位置（目前只针对同个东经内或者同个西经内的运算）
     
188.    if(goallon > 0)  {  ///判断是否东经
     
189.       if(comparelon > 0)
     
190.       {
     
191.         pointlon = 270 ; ///船指向东
     
192.       }
     
193.       if(comparelon < 0)
     
194.       {
     
195.         pointlon = 90; ///船指向西
     
196.       }
     
197.    }
     
198. 
     
199.    if(goallon < 0)  {  ///判断是否西经
     
200.       if(comparelon < 0)
     
201.       {
     
202.          pointlon = 270; ///船指向东
     
203.       }
     
204.       if(comparelon > 0)
     
205.       {
     
206.         pointlon = 90; ///船指向西
     
207.       }
     
208.    }
     
209. 
     
210.    if(pointlon != headingDegrees )///方向不正确时，开启单电机转向
     
211.   {
     
212.      digitalWrite (ls, HIGH);////启动低速
     
213.      digitalWrite (hs, LOW);
     
214.      digitalWrite (motor1, HIGH);/////只开启一个电机，用于转向
     
215.      digitalWrite (motor2, LOW);
     
216.   }
     
217. 
     
218.    if(pointlon == headingDegrees  )////方向正确时，全速前进
     
219.   {
     
220.      digitalWrite (ls, LOW);
     
221.      digitalWrite (hs, HIGH);////启动高速
     
222.      digitalWrite (motor1, HIGH);/////双电机开启
     
223.      digitalWrite (motor2, HIGH);
     
224.   }
     
225. 
     
226.   if(abs(goallon - actuallon) < 0.2)///接近目的附近，低速运行
     
227.   {
     
228.     digitalWrite (ls, HIGH);
     
229.     digitalWrite (hs, LOW);
     
230.   }
     
231.    if(abs(goallon - actuallon) < 0.02)///到达目的地附近，停止运行
     
232.   {
     
233.     digitalWrite (ls, LOW);
     
234.     digitalWrite (hs, LOW);
     
235.     digitalWrite (motor1, LOW);
     
236.     digitalWrite (motor2, LOW);
     
237.   }
     
238. }
     
239. 
     
240. 
     
241. void lat()
     
242. {
     
243.   if(abs(goallon - actuallon) < 0.2)////再符合经度的条件下，执行纬度方向
     
244.   {
     
245.    comparelat = goallat - beginlat;////比较目的地与出发地方纬度位置（目前只针对同个北纬内或者同个南纬内的运算）
     
246.    if(goallat > 0)  {  ///判断是否北经
     
247.       if(comparelat > 0)
     
248.       {
     
249.          pointlat = 0; ///船指向北
     
250.       }
     
251.       if(comparelat < 0)
     
252.       {
     
253.         pointlat = 180; ///船指向西
     
254.       }
     
255.    }
     
256. 
     
257.    if(goallat < 0)  {  ///判断是否南纬
     
258.       if(comparelat < 0)
     
259.       {
     
260.          pointlat = 180; ///船指向南
     
261.       }
     
262.       if(comparelon > 0)
     
263.       {
     
264.         pointlon = 0; ///船指向北
     
265.       }
     
266.    }
     
267. 
     
268.    if(headingDegrees != pointlat)///方向不正确时
     
269.   {
     
270.      digitalWrite (ls, HIGH);////启动低速
     
271.      digitalWrite (hs, LOW);
     
272.      digitalWrite (motor1, HIGH);/////只开启一个电机，用于转向
     
273.      digitalWrite (motor2, LOW);
     
274.   }
     
275. 
     
276.    if(headingDegrees == pointlat)////方向正确时，全速前进
     
277.   {
     
278.      digitalWrite (ls, LOW);
     
279.      digitalWrite (hs, HIGH);////启动高速
     
280.      digitalWrite (motor1, HIGH);/////双电机开启
     
281.      digitalWrite (motor2, HIGH);
     
282.   }
     
283. 
     
284.   if(abs(goallat - actuallat) <2)///接近目的附近，低速运行
     
285.   {
     
286.     digitalWrite (ls, HIGH);
     
287.     digitalWrite (hs, LOW);
     
288.   }
     
289.    if(abs(goallat - actuallat) < 0.2)///到达目的地，停止运行
     
290.   {
     
291.     digitalWrite (ls, LOW);
     
292.     digitalWrite (hs, LOW);
     
293.     digitalWrite (motor1, LOW);
     
294.     digitalWrite (motor2, LOW);
     
295.   }
     
296.   }
     
297.   }
     
298. 
     
299. void loop()  {
     
300.   getGPS();
     
301.   luopan();
     
302.   lon();
     
303.   lat();
     
304.    }
     
305. 
     

复制代码

   可从程序中看出，我使用航行的方式是如下图所示的第一种；比较低级但比较便捷，少误差；有兴趣的朋友可以自己开发第二种算法来航行；
         


小结：
      此开发只完成小部分，有兴趣的朋友可添加数据采集的方式，如温湿度，水温，水质调查；也可用于海平面安保，鱼群跟踪等功能拓展，推荐使用SIM808拓展版，官方提供的库方便我们开发；
     在实践使用中，必须格外注意整套系统的防护，在保证不翻船的情况下，可保证整个设备的完整性。同时感谢DFRobot给我这次测评机会。
     本人水平有限，如果有何问题没发现或者没考虑清楚的麻烦帮我改正，谢谢

单片机菜鸟

能放到水里游游吗

jackten

厉害厉害，，，期待楼主的作品                     

沧海笑1122

感谢分享，电机驱动、调速方面怎么考虑的，没见电机驱动板

费心LE

单片机菜鸟 发表于 2017-1-4 14:23
能放到水里游游吗

放水里没问题的，后期我改进后，发视频出来

单片机菜鸟

费心LE 发表于 2017-1-5 15:50
放水里没问题的，后期我改进后，发视频出来

很好  期待楼主的表现哈哈

dfrobot

好期待啊~ 感觉可以看到会游泳的SIM808