PCでGPSモジュールを使ってみる

2021年7月25日 2021年8月15日

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スマホやパッドには、GPSが内蔵されていて、
地図アプリとの連動などあたり前の時代ですね。

ノートPCなどは、
今でもGPSが内蔵されているものは少ないですね。
もちろん、GPSを必要とすることも少ないのでしょう。
今回は、ノートPCでGPS情報を受信してみます。
GPS情報を受信には、
GPS受信機モジュールという製品を使用します。

今回紹介する製品です。

GPS情報を受信するためのＧＰＳ受信機キットです。
　秋月電子通商
　　ＧＰＳ受信機キット　１ＰＰＳ出力付き　「みちびき」３機受信対応
　　　¥2,100- [AE-GYSFDMAXB]
　　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09991/

ＧＰＳ受信機の情報をUSB端子を経由で、
PCへ転送するための変換モジュール
　秋月電子通商
　　ＦＴ２３４Ｘ　超小型ＵＳＢシリアル変換モジュール
　　　¥600- [AE-FT234X]
　　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08461/

接続方法です。
※接続方法図のノートPC画像は、
　素材工場サイト（株式会社パルスデザイン運営）より利用させて頂いています。
　https://sozaikoujou.com/

　この接続を行う前に、一度、ＵＳＢシリアル変換モジュールと
　ノートPCのみをUSBケーブルで接続します。
　これにより、ＦＴ２３４Ｘ　ＵＳＢシリアル変換モジュールを使用するための
　ドライバソフトが自動的にインストールされます。（要インターネット接続）
　※自動的にインストールされない場合、
　　 FTDI 社のWebサイト　 http://www.ftdichip.com/
　　よりダウンロード可能です。

ＧＰＳ受信機キットの簡単な利用方法としては、
秋月電子通商さんの
ＧＰＳ受信機キットの販売・注文ページから、
　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09991/
　・ソフトウェアパッケージ（MiniGPS、PowerGPS、マニュアル）
がダウンロードできます。
MiniGPSでは、ＧＰＳ受信機状態や受信情報が確認でき、
PowerGPSではより詳しい情報が表示されます。
※これらは、ダウンロードして展開するだけで、
　インストールなどの操作は必要なく使用できます。
　（ソフトウェアはWindows用です）

MiniGPSの画面です。

PowerGPSの画面です。

GPS受信モジュールからどのようなデータが送られてくるか確認してみます。

ターミナルエミュレーターソフトの「Tera Term」を使用して、
USBのCOMポートに送られてくるデータを表示してみます。
※「Tera Term」は、窓の杜にてダウンロードできます。
　　https://forest.watch.impress.co.jp/library/software/utf8teraterm/
　「Tera Term」以外でも、COMポートにアクセスできるターミナルソフトであればOKです。

１．接続方法図のように、
　　GPS受信モジュール
　　　－　ＵＳＢシリアル変換モジュール
　　　　－　ノートPCを接続します。

２．Windowsスタートメニューを右クリックし、
　　「デバイスマネージャー」を選択します。
　　一覧より、ポート（COMとLPT）を選択します。
　　このリストの中に、
　　　USB Serial Port（COMx）　ｘは数字
　　があることを確認し、このCOMxを控えておきます。
　　※もし、この項目が無ければ、ドライバのインストールが
　　　できてか、接続不良などが考えられます。

３．Tera Termを起動します。
　　「Tera Term 新しい接続」画面の、
　　シリアル（E）のラジオボタンを選択し、
　　後ろのリストより、２で確認したCOM 通信ポートを選択、
　　「OK」ボタンを押します。
　※Tera Termを既にお使いの場合、
　　メニューの「設定（S）」→「シリアルポート（E）」を選択し、
　　設定画面で、スピードを9600bpsに設定します。

これで、GPS受信モジュールとの通信が開始され、
GPS情報がコンソールに表示されます。
表示例です。

このGPSモジュールからの情報は、
NMEAフォーマットという形式で情報が送信されます。

NMEAフォーマットの情報は、
センテンスの集まりで、
センテンスは、「$」で始まり、「改行」で終了します。
センテンス間は、「,」で区切られています。

センテンスの最初の単語は、データタイプを表します。
最初の２文字は、トーカ（talker）IDで、
　GP：GPS
　GN：GNSS
　GL：GLONASS
　GA：Galileo
を表しています。

３文字目からは、
　GGA　Position Response Message(Max82byte)
　　GPS位置情報
　ZDA　Time and Date Response Message
　　時刻、日付情報
　GSV　Satellites-in-View Response Message
　　利用可能衛星情報
　VTG　Course over Ground and Ground Speed Response Message
　　進路、速度情報
　GLL Geograpic Position-Lattude/Lonitude Message
　　緯度、経度情報
　GSA: Satellite Used Response Message
　　使用衛星、DOP値
　RMC: Recommended Minimum Course Response Message
　　最小構成の航法情報

GNS GNSS 測位データ GN/GP/GA6 GN GP

GST GNSS 擬似距離誤差
GST 誤差楕円、精度指標 GN/GP/GA6 GN GP

GBS 異常衛星検出 GN/GP/GA6 GN GP

GFA Integrity 情報 GN/GP/GA6 GN GP

となっています。
これらの、NMEAフォーマットの中から
自分が必要とする情報を含むメッセージを利用することになります。

各メッセージ内のセンテンス情報は、
データシートやWebで詳しく紹介されていますので、
必要の応じて確認して下さい。
”NMEAフォーマット”などで検索できます。

では、
現在の位置を地図で表示するために、緯度経度を取得したいとします。
この場合、このＧＰＳ受信機キットから送られてくる、
NMEAフォーマットメッセージの中で、緯度経度情報を含むものは、
以下の３本です。

$GPRMC,025102.000,A,3514.8018,N,13637.0094,E,0.03,350.56,030820,,,A*6A
$GPGGA,025103.000,3514.8017,N,13637.0094,E,1,10,1.01,26.0,M,36.1,M,,*58
$GPGLL,3514.8017,N,13637.0094,E,025104.000,A,A*5B

トーカ（talker）ID、$GPRMCには、
　時刻、日付、緯度、経度が含まれています。
トーカ（talker）ID、$GPGGAには、
　時刻、緯度、経度、アンテナの海抜高さが含まれています。
トーカ（talker）ID、$GPGLLには、
　緯度、経度が含まれています。このどれでも良さそうですが、
トーカ（talker）ID：$GPRMCが使いやすそうです。
この中に含まれる
　緯度：3514.8018,N（北緯）
　経度：13637.0094,E（東経）
です。
この緯度、経度は、
　北緯：35度14.8018分
　東経：136度37.0094分
であり、秒数は使われていません。
（60進緯度経度ではありません）

そため、Googleマップなどで表示させるためには、
10進緯度経度に変換する必要があります。
計算式は、
　10進緯度経度＝度データ＋（分データ÷６０）
計算してみます。
　35.24669667 = 35 + ( 14.8018 / 60 )
　136.61682333 = 136 + ( 37.0094 / 60 )
となります。

ではこれをGoogleマップで表示してみます。
Googleマップの検索欄に、
　35.24669667,136.61682333
と入力します。