GPS・GNSSの精度

前回山行で位置情報のズレがかなり出た。この精度を向上させたい。

原因

位置情報の精度に影響する要因として、こちらのページでは9つの原因をあげている。

https://www.ne.jp/asahi/nature/kuro/HGPS/principle_gps.htm#:~:text=%E3%81%BE%E3%81%99%E3%80%82%EF%BC%88%E8%B3%87%E6%96%99%EF%BC%89-,GPS%E8%AA%A4%E5%B7%AE%E3%81%AE%E5%8E%9F%E5%9B%A0,-GPS%E3%81%AE%E4%BD%8D%E7%BD%AE

これをもとに対策を取った。

アンテナの変更

一番影響が大きいのが9のやつということで、受信感度が不足してるのかな？という予測のもと秋月電子で

https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-12223/

https://akizukidenshi.com/catalog/g/gC-12225/

を購入して、もとからついているアンテナから変更した。

また、前回はアンテナ部分をウエストポーチの中にしまってしまったが、アンテナ部分だけ出すことが可能になったので、出しておくことにした。この他に、アンテナの裏に金属板を装着し電波の掴みを良くするというのも考えたが実行はしなかった。ということで、山に行きました。

動作確認

この山行のときに持っていった。

https://dalomo.net/blog/2023/02/11/1958/

岩瀬駅から出発時に電源オン。時たまLEDが付いてるかどうかだけ確認した。途中ギブアップしたが、帰りのバス乗車中も電源はつけたままにしておいた。

生データ

https://drive.google.com/file/d/1P9m5152oQiIB6xBVKPffzSvxC6cmuUUN/view?usp=sharing

時間が長いだけあって、データ量も多くなった。

GPS Visualizer

google earthだと重くなっちゃったのでこちらだけ。

見た感じかなりキレイに取れている。実質尾根歩きだったのも関係しているんだろうか。帰りのバスが雨引神社の方へ行くバスだったためそちらにも立ち寄っているが、そこがビミョーなズレが見受けられる。ただまぁほぼほぼ正確と言っていいかも。アンテナ変えるだけでこんな効果あるのすごくね。

標高

標高も期待できるかも！と思って作成してみたグラフが

GPS

すごい！とってもキレイに取れてると思う。最大値が714.7なので、公称の加波山標高709mよりはズレがある。でもまぁとってもキレイよね。

気圧

この日海面気圧のブレが大きく、一時間毎に使用校正値を変化させてグラフを作った。最大値が695.7なので、やはり下にブレるらしい。でもGPSともに良い結果が出てると思う。良き良き。

山に行ってきた

この

https://dalomo.net/blog/2023/01/28/1932/

山行の時に持っていった。

バッテリー

自分が普段から使っているモバイルバッテリーだとこういった電子工作に使うと安全機能が働いて電源が切れてしまう。そのためそれ用のバッテリーを買うことにした。

これ。ちょっとでかい。一日使っても全然減ってなかったのでもっと小さくても良かったかもしれない。

携行

どう持ってこーか悩んだ結果ジップロックに入れて、ウエストバックの中に全部入れてリュックの上の取っ手のところにつけることにした。ジップロックから気圧モジュールだけは出してるけどエストバックには全部入れた。

生データ

富山

https://drive.google.com/file/d/1_5coJZ_yN28gUfzwVwSi3Il-V-spck4q/view?usp=share_link

伊予ヶ岳

https://drive.google.com/file/d/12JCHOZ5DE-A4kRONfGOQUzmDSNq5f1ZA/view?usp=share_link

データ形式

コンマ区切りのCSV、並びは

時刻,緯度,経度,標高,気温,気圧

だった。日付ないや。

Google Earth Proで表示

おおー。すごいちゃんとデータ取れてる。表示されてるーすごいー。使い方がよく分からずポイント表示、データがそうだから当たり前なんだけど、なのでライン表示できるやつも探す。

GPS Visualizer

https://www.gpsvisualizer.com/

seeedのwikiで紹介されていたサービス。だけど外部公開はできないみたい。ただ画像をダウンロードできるのでそれを。

う～～～ん、こうしてみるとかなりズレてるな。往復だったので行きと帰りのログは軌跡が一致してないと正しくないはず。地点がジャンプしてしまっている部分もあるしこれはちょっとうまく行ってない感じがする。ここから滑らかにとかそういう処理をかけるレベルのデータではなさそう…。これは次の課題かなぁ。例えば車で移動中

ダッシュボードにロガーを置いておいたが、これだとかなりキレイに取れていた。むむむー。

標高

標高データとしては2種類ある。GPSからの標高データと気圧のデータだ。まずはGPSのデータをGSSでグラフにする。

GPS

富山

伊予ヶ岳

どちらもかなりブレブレの上、素っ頓狂な飛び方をしているデータもある。標高以上のデータが取れてたりもする。むむむー。

気圧

富山

伊予ヶ岳

こちらはかなりキレイ。ただ正確な標高というわけではない。試しに気圧から標高を求めてみる。

気圧から標高を求める

めんどそうなので伊予ヶ岳のみ。気圧から標高を求める式として

https://keisan.casio.jp/exec/system/1257609530

こちらがある。もっと詳しく知りたい時には、国際標準大気とかしらべるよろし。ただ海面気圧も温度も逐一変わる数値なので、それなりの正確性にはなると思われる。海面気圧については気象庁のページに気象台地点での観測記録が残っている。

https://www.jma.go.jp/jma/menu/menureport.html

なので、それの一番近い場所の日別平均値を利用してみる。

意外と近似した。ただまあやっぱり最大値が公表されている標高より10mぐらい低く出た。ふむふむー。

ログを保存

MicroSDにログを保存する。保存したログを後でPCで加工していきたいのである程度形になってるといいなーと思ったが、あまり欲張らずできることをやろう。SDカードは

こちらを購入した。ドンキで。これを

拡張ボードには裏にスロットがあるのでぶっ刺す。

コード

ArduinoにはSDカード用のライブラリがもとからある。

https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/sd/

これを使ってまず動作確認。

#include <SPI.h>
#include <SD.h>

const int chipSelect = 2;
File myFile;

void setup() {
  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    while (1)
      ;
  }

  myFile = SD.open("test.txt", FILE_WRITE);

  if (myFile) {
    myFile.println("testing 1, 2, 3.");
    myFile.close();
  }
}

void loop() {
}

サンプルを簡略化して流用。

できておりますね。そしたら全部合体させてしまおう。紆余曲折あったが最終的に動いたのが

#include <SoftwareSerial.h>
#include "TinyGPS++.h"
#include <Dps310.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>

TinyGPSPlus gps;
SoftwareSerial mySerial(7, 6);

Dps310 Dps310PressureSensor = Dps310();

const int chipSelect = 2;
String fileName;
File root;

String dataString;

void setup() {
  Serial.begin(57600);
  while (!Serial) {
    ;
  }

  mySerial.begin(9600);

  Dps310PressureSensor.begin(Wire);

  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    while (1)
      ;
  }
  root = SD.open("/");
  checkDupFile(root, 0);

  Serial.println("init finish");
}

void loop() {
  float temperature;
  float pressure;
  uint8_t oversampling = 7;
  int16_t ret;

  while (mySerial.available() > 0) {
    char c = mySerial.read();
    gps.encode(c);
    if (gps.time.isUpdated() || gps.date.isUpdated() || gps.location.isUpdated()) { //if (gps.location.isUpdated() && gps.time.isValid()) {// 
      dataString += gps.date.year();
      dataString += "/";
      dataString += gps.date.month();
      dataString += "/";
      dataString += gps.date.day();
      dataString += ",";

      if (gps.time.hour() < 10) dataString += "0";
      dataString += gps.time.hour();
      dataString += ":";
      if (gps.time.minute() < 10) dataString += "0";
      dataString += gps.time.minute();
      dataString += ":";
      if (gps.time.second() < 10) dataString += "0";
      dataString += gps.time.second();
      dataString += ",";

      dataString += String(gps.location.lat(), 7);
      dataString += ",";
      dataString += String(gps.location.lng(), 7);
      dataString += ",";
      dataString += String(gps.altitude.meters());
      dataString += ",";

      ret = Dps310PressureSensor.measureTempOnce(temperature, oversampling);

      if (ret != 0) {
        Serial.print("FAIL! ret = ");
        Serial.println(ret);
      } else {
        dataString += String(temperature);
      }

      dataString += ",";

      ret = Dps310PressureSensor.measurePressureOnce(pressure, oversampling);
      if (ret != 0) {
        Serial.print("FAIL! ret = ");
        Serial.println(ret);
      } else {
        dataString += String(pressure);
      }

      File dataFile = SD.open(fileName, FILE_WRITE);
      if (dataFile) {
        dataFile.println(dataString.c_str());
        dataFile.close();
      }

      dataString = "";
    }
  }
}

void checkDupFile(File dir, int num) {
  bool existFile = false;
  while (true) {
    File entry = dir.openNextFile();
    if (!entry) {
      if (num == 0) {
        fileName = "LOG0.CSV";
      }
      break;
    }

    num++;
    fileName = "LOG" + String(num) + ".CSV";
  }
}

こう。何故か日付が取れたり取れなかったりする。ということで基本はできた。これを山に持っていって動作確認してみよう！

このコードはPC接続だとログが保存されるが、バッテリー接続だとログが保存されない

なんでか考えてみてくれ。自分のアホさ加減よ。やっぱコピペに頼るとだめだな。