Seit längerem beschäftige ich mich mit dem Bau eines autonom fahrenden Roboter-Autos mit einem Raspberry Pi Computer als zentrale Recheneinheit. Damit der Roboter seine GPS-Position ermitteln kann habe ich das Roboter-Auto mit einem einen GPS-Empfänger ausgestattet. Wichtig ist, dass der GPS Empfänger auch vom Betriebssystem des Raspberry Pi unterstützt wird und funktioniert. Ich habe verschiedene GPS Empfänger die unter Raspbian funtionieren. Damit ist es jetzt möglich, dass das Roboter-Auto seine GPS-Position ermitteln kann. Ich habe auf GPS gesetzt für die Ortung da das Signal sehr einfach zur Verfügung steht und die typischen USB GPS-Empfänger nicht allzu teuer sind in der Anschaffung.

Buch - Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi: Planen, bauen, programmieren

Ich habe auch ein Buch veröffentlicht, in dem ich den Bau von Roboter Autos mit dem Raspberry Pi Computer Schritt für Schritt beschreibe. Ich erkläre das notwendige Basiswissen beginnend bei der Roboter Elektronik, über das Design des Chassis bis hin zum Navigieren nach GPS. Python ist die für diese Bauanleitung gewählte Programmiersprache. So wird im Buch erklärt wie Ultraschallsensoren ausgelesen werden können oder ein Motortreiber angesteuert wird. Auch kommen der Raspberry Pi und das Betriebssystem Raspbin nicht zu kurz. Mit all diesem Wissen aus dem Buch ist es möglich selber Roboter auf Basis des Raspberry Pi zu bauen.

Roboter-Autos mit dem Raspberry Pi: Planen, bauen, programmieren
Preis: EUR 29,90
54 neu von EUR 29,903 gebraucht von EUR 22,90
Planen, bauen, programmieren. Programmierung und Elektronik spielerisch entdecken. Geeignet für Maker jeden Alters!
Broschiertes Buch
Der Raspberry Pi lernt fahren! Und Sie sind sein Fahrlehrer ...

Let the good times roll: Ohne Vorwissen einfach einsteigen
Alle relevanten Programmier-, Elektronik- und Hardwaregrundlagen
Ferngesteuerte und autonome Modelle bauen; mit vollständiger Teile-Liste
Raspberry Pi und Robotik faszinieren Sie? Dann bringt Sie dieses Buch sicher richtig in Fahrt! Ob Einsteiger oder fortgeschrittener RasPi-Bastler: Schritt für Schritt lernen Sie, wie Sie mit dem Raspberry Pi ein ferngesteuertes Roboter-Auto entwickeln. Oder soll das Auto gleich selber fahren können? Perfekt, denn im zweiten Teil des Buches bauen Sie genau das: ein autonomes Roboter-Auto . Und quasi im Vorbeifahren lernen Sie alle Grundlagen , die Sie für beide Projekte benötigen. Hardware, Elektronik, Bau Ihres bevorzugten Auto-Chassis und natürlich die Programmierung der nötigen Software in Scratch und Python . Die Formel Eins gewinnen Sie mit dem Roboter-Auto vielleicht nicht - viele spannende Erkenntnisse und Lernspaß aber sicher!
Aus dem Inhalt:

Die elektronischen Komponenten kennenlernen: Raspberry Pi, Kamera- und W-LAN-Modul, Motoren, Step-Down-Converter, Ultraschall-Sensor, GPS-Empfänger u. v. m.
Die benötigten Werkzeuge kennenlernen: Lötkolben, Dritte Hand und Co.
Grundlagen zum Elektromotor
So fügt sich alles zusammen: Chassis basteln, Fahrgestell montieren, Elektronik verbauen
Grundlagen der Elektrizitätslehre
Verkabelung der elektronischen Komponenten
Den Raspberry Pi in Betrieb nehmen
Wichtige Linux-Grundlagen
Einführung in die Programmierung mit Scratch und Python
Das google-Auto hat eine und Ihres auch: Die Kamera nutzen
Auto-Steuerung: via W-LAN fernsteuern oder vollständig autonom
Liste der benötigten Elektronik-Komponenten...

Bei der Wahl des GPS-Empfängers war für mich die Unterstützung unter Raspbian bzw. allgemein unter Linux sehr wichtig. Wenn der GPS-Empfänger angeschlossen am Raspberry Pi automatisch funktioniert spart man sich viel Arbeit und Ärger. So habe ich mir im Laufe der Zeit drei verschiedene GPS Empfänger zugelegt und dieser unter Raspbian ausprobiert. Die drei Modelle die ich gekauft habe stamme alle aus dem Online Shop von Amazon. Dort steht häufig in der Produkt Beschreibung ob dass Modelle generell von Linux unterstützt wird.

Auf dem nachfolgenden Bild sind von links nach rechts die drei USB GPS Empfänger zu sehen die ich getesetet habe:

  • 167 Kanal Adopt SkyTraQ Venus8 Chipsatz
  • UNIK VK – 172 GPS Empfänger
  • NAVILOCK GPS NL-602U USB
GPS Receiver Testing 1

GPS Receiver Testing 1

NAVILOCK GPS NL-602U USB

Der Navilock Empfänger wurde vom Raspberry Pi Betriebssystem Raspbian sofort erkannt. Es ist wie gewünscht in der Liste der angeschlossenen USB-Geräte aufgetaucht. Nach dem Starten des GPSD Dämon war der Empfänge runter unter Raspbian voll einsetzbar. Es hat ein paar Minuten gedauert bis die ersten GPS-Koordinaten empfangen waren aber ab dann hat er das Signal nicht mehr verloren. Eingesetzt hatte ich dem Empfänger auf meinem Roboter-Auto zwischen ein paar Häusern mit eingeschränkter Sicht zum Himmel.

GPS Receiver Testing 4

GPS Receiver Testing 4

Technisch setzt der Navilock auf einen u-blox6 GPS & GALILEO SuperSense Chipsatz. Weiter ist die GPS Maus Wasserdicht und verfügt über einen sehr starken Magneten im Gehäusefuß. So können Sie den Empfänger sicher z. B. auf einem Autodach befestigen. Diesen Magneten habe ich allerdings für mein Roboter-Auto ausgebaut. Navilock empfiehlt den Ausbau des Magneten z. B. für den Fall das der Empfänger in einem Flugzeug eingesetzt wird.  Ich hatte Sorgen das der Magnet dem Raspberry Pi und der weiteren Elektronik schaden könnte.

Der Preis des Navilock GPS NL-602U ist nicht ganz günstig, dafür erhalten Sie aber einen GPS-Empfänger der einwandfrei am Raspberry Pi mit Raspbian als Betriebssystem funktioniert und sehr schnell seine Position ermittelt.

GlobalSat BU-353-S4 USB GPS Receiver (Black)
Price: $29.05
You save: $0.02 ( %)
49 new from $29.053 used from $23.00
The BU-353-S4 is a USB GPS receiver that features a highly sensitive, low power consumption chipset in a ultra compact form factor. The BU-353-S4 is powered by a SiRF Star IV GPS chipset, and will provide you with superior performance in urban canyons, and in dense foliage. With the SiRF CGEE (Client Generated Extended Ephemeris) technology, has the capability of predicting satellite positions for up to 3 days in advance, and will deliver a CGEE-start time of less than 15 seconds under most conditions without any network assistance. The BU-353-S4's MicroPower mode allows the receiver to stay in a hot start-like condition almost continuously while consuming very little power.

167 Kanal USB GPS Empfänger mit Adopt SkyTraQ Venus8 Chipsatz

Bei meiner weiteren Suchen im Internet nach einem etwas günstigeren GPS Empfänger bin ich auf ein Modell mit Adopt SkyTraQ Venus8 Chipsatz gestoßen. Auch dieses Modell wurde unter Linux und Raspbian sofort erkannt und ich konnte mit meinen selbst geschriebenen Python Programmen auf die empfangenen GPS-Koordinaten einwandfrei zugreifen. Bei klarem Himmel und freier Sicht nach oben empfängt auch dieses Modell sehr schnell die ersten GPS Koordinaten. Als ich das Roboter-Auto wieder vor dem Haus habe fahren lassen und die Sicht zum Himmel etwas eingeschränkt war hat der Empfänger mit diesen Verhältnissen kein Problem gehabt und ich konnte einwandfrei entsprechend der Genauigkeit des GPS-Signals navigieren.

Das folgende Bild zeigt den Empfänger. In der Produktbeschreibung stand zwar das der Empfänger einen Magneten im Fuß eingebaut hat aber bei meinem Modell war das nicht der Fall. Darüber habe ich mich gefreut, da ich so den Magneten nicht erst ausbauen musste.

GPS Receiver Testing 3

GPS Receiver Testing 3

Bei den technischen Details steht in der Beschreibung, dass der GPS-Empfänger bis zu 167 Kanäle unterstützt und einen Adopt SkyTraQ Venus8 Chipsatz verbaut hat. Ich kann leider nicht bewerten ob das besonders gut ist oder nicht. Für mein Roboter-Auto funktioniert auch dieser GPS-Empfänger sehr gut. Das Gehäuse ist ebenfalls Wasserdicht verarbeitet und sieht sehr stabil aus. Der Preis dieses Modells ist etwas günstiger als der von des Navilock GPS NL-602U aber nicht wesentlich günstiger.

167 Kanal USB GPS Empfänger Maus mit neueste Adopt SkyTraQ Venus8 Chipsatz Receiver Mouse Ricevitore
Preis: EUR 38,98
1 neu von EUR 38,980 gebraucht
< Adopt SkyTraq Venus8 GPS Chipsatz sorgt für höchste präzision und schnelligkeit < 167 Kanal Empfänger mit 4800 Baud < Höchste Präzision durch 160 dBm - Unterstützt WAAS/EGNOS und AGPS - Unterstützt das NMEA 0183 Protokoll - Interne Patchantenne - wasserdicht mit Magnetischer Gehäuseboden - Kompatibel mit Windows XP, Vista, Windows 7, 8, 8.1, 10, Linux - 2 m USB Kabel - sehr flach und kompakt

UNIK VK – 172 GPS Empfänger

Bei meiner Suche nach einem ganz günstigen Modell bin ich auf einen USB Empfänger gestoßen der um die 20,-€ kostet. Auch hier stand, dass das Modell unter Linux / Raspbian funktionieren soll, nur ich habe es nicht richtig geschafft bzw. nur teilweise. Der Empfänger wurde unter Raspbian erkannt aber das empfangene GPS Signal konnte ich nicht wie gewünscht weiter verarbeiten. Der GPSD Dämon hat trotz einiger Konfigurationen keine GPS-Koordinaten angezeigt. Rein technisch sah es aber so aus, dass der Empfänger funktioniert. Mit dem Befehl “screen /dev/ttyACM0 38400″  konnte ich auf den GPS-Empfänger unter Rasbian zugreifen und Daten sehen. Allerdings habe ich den GPSD Dämon einfach nicht zum Laufen bekommen mit diesen GPS-Empfänger.

Das folgende Bild zeigt den wirklich kleinen GPS-Empfänger der direkt am USB-Anschluss sitzt.

 

GPS Receiver Testing 2

GPS Receiver Testing 2

Aus technischer Sicht kann ich nicht viel zu diesem Modell sagen, außer dass es ohne Kabel geliefert wird und direkt in den GPS Anschluss des Raspberry Pi gesteckt wird. Der Chipsatz VK-172 sagt mir nichts außer das in der Produktbeschreibung zu lesen steht das dieser von den gängigen Windowsbetriebssystemen unterstützt wird. Unter Raspbian habe ich den GPS-Empfänger leider nicht zusammen mit dem GPSD Dämon konfiguriert bekommen, so dass ich diesen für das Roboter-Auto hätte nutzen können. Daher rate ich von einem Kauf ab da ich leider nicht sicher sagen kann wie man dem Empfänger unter Linux zusammen mit dem GPSD Dämon konfiguriert.

Zusammenfassung

Aus einer technischen Sicht funktionieren die beiden GPS Empfänger mit Kabel sehr gut unter Linux und am Raspberry Pi unter Raspbian. Am besten hat mir der Navilock Empfänger gefallen, da er am zuverlässigsten gearbeitet hat. Etwas Wissen um die GPS-Tools unter Linux vorausgesetzt sind die beiden GPS-Empfänger mit Kabel sehr gut geeignet für den Bau eines autonom fahrenden Roboter-Autos. Das kleine Modell ohne Kabel hat leider bei mir nicht unter Raspbian mit dem GPSD Dämon zusammen zum Laufen bekommen.

(Visited 465 times, 1 visits today)