步驟1：這是工作原理

GPS衛(wèi)星每天在非常精確的軌道上繞地球兩次并將信號(hào)信息傳輸?shù)降厍颉?GPS接收器獲取此信息，并使用三邊測(cè)量法計(jì)算用戶的確切位置。本質(zhì)上，GPS接收器將衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)的時(shí)間與接收信號(hào)的時(shí)間進(jìn)行比較。時(shí)間差告訴GPS接收器衛(wèi)星有多遠(yuǎn)?，F(xiàn)在，通過(guò)再測(cè)量幾顆衛(wèi)星的距離，接收器就可以確定用戶的位置并將其顯示在設(shè)備的電子地圖上。

GPS接收器必須鎖定至少3顆衛(wèi)星的信號(hào)才能計(jì)算二維位置（經(jīng)度和緯度）并跟蹤運(yùn)動(dòng)。在看到四個(gè)或更多衛(wèi)星的情況下，接收器可以確定用戶的3-D位置（緯度，經(jīng)度和高度）。一旦確定了用戶的位置，GPS單元就可以計(jì)算其他信息，例如速度，方位，軌道，行進(jìn)距離，到目的地的距離，日出和日落時(shí)間等等。

GPS衛(wèi)星系統(tǒng)：

* *構(gòu)成GPS空間部分的24顆衛(wèi)星在環(huán)繞我們12，000英里的地球上運(yùn)行。它們不斷移動(dòng)，在不到24小時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成了兩個(gè)完整的軌道。這些衛(wèi)星以每小時(shí)約7，000英里的速度飛行。

* GPS衛(wèi)星由太陽(yáng)能提供動(dòng)力。他們?cè)诖吓溆袀溆秒姵?，可以在沒(méi)有太陽(yáng)能的情況下在日食發(fā)生時(shí)保持運(yùn)行。每個(gè)衛(wèi)星上的小型火箭助推器都能使它們沿正確的路徑飛行。

什么是信號(hào)？

GPS衛(wèi)星發(fā)送兩個(gè)稱為L(zhǎng)1和L2的低功率無(wú)線電信號(hào)。民用GPS在UHF頻帶中使用1575.42 MHz的L1頻率。信號(hào)通過(guò)視線傳播，這意味著它們將穿過(guò)云層，玻璃和塑料，但不會(huì)穿過(guò)大多數(shù)固體物體，例如建筑物和山脈。GPS信號(hào)包含3個(gè)不同的信息位-偽隨機(jī)碼，星歷表數(shù)據(jù)和年歷數(shù)據(jù)。偽隨機(jī)碼只是一個(gè)I.D.標(biāo)識(shí)哪個(gè)衛(wèi)星正在發(fā)送信息的代碼。每個(gè)衛(wèi)星不斷發(fā)送的星歷數(shù)據(jù)包含有關(guān)衛(wèi)星狀態(tài)（健康或不健康），當(dāng)前日期和時(shí)間的重要信息。信號(hào)的這一部分對(duì)于確定位置至關(guān)重要。年歷數(shù)據(jù)會(huì)告訴GPS接收器一天中任何時(shí)候都應(yīng)將每顆GPS衛(wèi)星放在哪里。每顆衛(wèi)星發(fā)送的年歷數(shù)據(jù)均顯示該衛(wèi)星以及系統(tǒng)中其他所有衛(wèi)星的軌道信息。

步驟2：硬件

鏈接到部件：

Arduino Uno（克隆正常）

Adafruit FONA 808分支板

跳線

面包板

SMA或uFl天線（取決于您的板版本，一切工作都很好）

LED（綠色/紅色）

330歐姆電阻器

壓電蜂鳴器

3.7V鋰電池

2G Sim （重要）

工具：

FONA的烙鐵

松香芯

板上，您將需要一組附加組件：GSM天線，以及GPS天線。您還需要一個(gè)工作的GPRS SIM卡，上面帶有一些數(shù)據(jù)信用，需要將其放置在FONA 808分支板上。您還需要一個(gè)3.7V的LiPo電池為分支板供電。您可以得到1200 mAh的電池。

FONA有兩種版本，一種是SMA版本，另一種是uFl版本。具有相同功能的唯一區(qū)別是它們的天線。但是對(duì)于今天的項(xiàng)目，我將使用SMA版本。

對(duì)于“警報(bào)”部分，您將需要一個(gè)簡(jiǎn)單的紅色或綠色LED（330歐姆）電阻和壓電蜂鳴器。

如果您想要附加版本，可以購(gòu)買FONA 808，該模塊可以堆疊在UNO的頂部，而無(wú)需進(jìn)行任何布線，只需焊接接頭即可固定并連接天線和SIM卡。然后上傳代碼。但是由于我沒(méi)有該版本，所以我打算將其800版本用于今天的項(xiàng)目。

步驟3：Fona庫(kù)

以下是FONA的庫(kù)。如果要測(cè)試FONA，請(qǐng)

轉(zhuǎn)到：

Arduino IDE》 File》 SketchBook》 Libraries》 Fona Lib 。.》 Fona Test

以下連接是不同的，并且已在代碼中進(jìn)行了編輯。

從電池電壓到查詢，GPS定位，呼叫有多種選項(xiàng)可供選擇和短信。

第4步：組裝

如果使用FONA 808屏蔽，只需將其插入即可。對(duì)于分線，需要少量布線。首先，將電源連接到實(shí)驗(yàn)板上：

將 5V 引腳從 Arduino 板上連接至紅色電源線/面包板上的正極

GND 引腳到藍(lán)色電源線/負(fù)極。

您可能必須將排針正確焊接到分支板上，或者可能沒(méi)有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性。

焊接后，將FONA 808分支放在面包板上。

將 VIO 引腳連接到紅色電源線

GND ＆鍵引腳連接到藍(lán)色電源線。

然后，

將FONA的 RST 引腳連接到Arduino引腳 4 ，

FONA TX 至Arduino引腳 3

RX 到Arduino引腳 2

，還將3.7V LiPo電池，GPS天線和GSM天線連接到FONA 8 08屏蔽或突破。

還要將LED與330-1K歐姆電阻串聯(lián)在面包板上。將其連接到Arduino板的引腳編號(hào) 6 ，并將另一端連接到地面。

這是完全組裝的項(xiàng)目的外觀（在上方查看圖片）

第5步：Adafruit IO

使用相同的硬件并將其與Adafruit IO集成。我們將使用Adafruit IO在地圖上實(shí)時(shí)顯示項(xiàng)目的位置，并在圍欄被破壞的情況下顯示警報(bào)。

要使用Adafruit IO，您應(yīng)該擁有一個(gè)Adafruit帳戶a，您必須注冊(cè)邀請(qǐng)名稱，然后才能使用Adafruit IO。完成所有這些之后，可能需要一兩個(gè)星期才能獲得Adafruit IO。

步驟6：跟蹤和警報(bào)

在此第一個(gè)項(xiàng)目中，我們將連續(xù)檢查項(xiàng)目的位置，并查看如果超出了我們?cè)诓輬D中設(shè)置的給定距離。

如果是這樣，我們將使LED閃爍，并使蜂鳴器發(fā)出聲音。

我們首先為警報(bào)聲明一些常量和變量：

// LED & Buzzer pins

const int ledPin = 6;

const int buzzerPin = 9; // Alarm

int counter = 0;

bool alarm = false;

然后，我們?cè)O(shè)置項(xiàng)目在不提高報(bào)警范圍的情況下可以走的最大距離。報(bào)警。請(qǐng)注意，像這樣的民用GPS的精度約為10米，因此我真的建議您設(shè)置一個(gè)優(yōu)于20米左右的值：

const float maxDistance = 100;

兩個(gè)變量將包含項(xiàng)目的初始位置：

float initialLatitude;

float initialLongitude;

默認(rèn)情況下，我們將警報(bào)設(shè)置為false：

alarm = false;

在草圖的setup（）函數(shù)中，我們獲得了GPS修復(fù)程序來(lái)設(shè)置項(xiàng)目的初始位置：

bool gpsFix = fona.getGPS（&latitude， &longitude， &speed_kph， &heading， &altitude）;

initialLatitude = latitude; initialLongitude = longitude; In the loop（） function of the sketch， we constantly get the current GPS location， and then calculate the difference between this & the initial location： float distance = distanceCoordinates（latitude， longitude， initialLatitude， initialLongitude）; we also print this distance inside the Serial monitor： Serial.print（“Distance： ”）;

printFloat（distance， 5）;

Serial.println（“”）; If the measured distance exceeded the maximum distance we allowed， we also set the alarm on： if （distance 》 maxDistance） {

alarm = true;

}

之后，我們檢查是否是否處于警報(bào)模式，并相應(yīng)地對(duì)LED和壓電蜂鳴器進(jìn)行操作：

if （alarm == false） {

if （millis（） - counter 》 5000） {

digitalWrite（ledPin， HIGH）;

} if （millis（） - counter 》 5100） {

digitalWrite（ledPin， LOW）;

counter = millis（）;

} noTone（buzzerPin）;

現(xiàn)在是時(shí)候測(cè)試項(xiàng)目了！將代碼上傳到Arduino開發(fā)板，然后打開串行監(jiān)視器。您應(yīng)該看到，最初的距離等于零，或者是一個(gè)很小的值。

實(shí)際上，請(qǐng)注意GPS的精度約為10米，因此兩次測(cè)量之間的位置會(huì)略有變化。您也可以走出設(shè)置的邊界，然后步行片刻，看看它是否會(huì)發(fā)出警報(bào)！

最好的事情是它留下了點(diǎn)，換句話說(shuō)，它是最后找到的點(diǎn)

第7步：資源

您可以參考以下鏈接，獲取有關(guān)以下方面的任何信息：對(duì)于您的疑問(wèn)或下一個(gè)項(xiàng)目，請(qǐng)使用SIM800。

SIM800命令手冊(cè)

SIM800 FM應(yīng)用說(shuō)明

SIM800 IP應(yīng)用說(shuō)明

SIM800 GSM位置應(yīng)用筆記

SIM800嵌入式AT應(yīng)用筆記

步驟8：電池消耗

我們還沒(méi)有談到的其他方面這是功耗?？梢钥隙ǖ丶僭O(shè)，如果您正在構(gòu)建蜂窩跟蹤器，則需要將其放在可移動(dòng)的物體上，這意味著它將需要偏離我們世界的電源插座/USB端口。這意味著電池電量，這意味著測(cè)量功率消耗并計(jì)算電池壽命等。

蜂窩式設(shè)備因耗電量大而享有盛譽(yù)。 Adafruit說(shuō)，此模塊可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生2安培（?。。┑?a href="http://m.makelele.cn/tags/電流/" target="_blank">電流。但是，按照我們的使用方式，它會(huì)花費(fèi)大部分時(shí)間關(guān)閉電源，消耗很少。

我測(cè)量了正常使用期間電池的功耗。

上電：?25mA

獲取請(qǐng)求：峰值持續(xù)時(shí)間在150-200mA

一個(gè)完整的位置請(qǐng)求和發(fā)送GET請(qǐng)求的周期消耗約7.47焦耳

53.4 mA的平均電流持續(xù)35秒

關(guān)閉電源：約150μA靜態(tài)功耗

如果我們使用容量為1200mAH的電池，則在發(fā)出電池之前，我們可以在15分鐘的間隔內(nèi)獲得約12天的發(fā)送位置。 （從理論上講，沒(méi)有考慮Arduino的功耗）。

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