SISTEMA DE COMUNICACIONES GSM Y LOCALIZACIÓN DE UN VEHÍCULO.

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1 RESUMEN SISTEMA DE COMUNICACIONES GSM Y LOCALIZACIÓN DE UN VEHÍCULO. Autora: Directores: Comas Montero, Isabel. Sánchez Miralles, Álvaro. Boal Martín-Larrauri, Jaime. Entidad colaboradora: IIT Instituto de investigación tecnológica RESUMEN DEL PROYECTO 1. INTRODUCCIÓN Los grandes avances que se han producido en los últimos 50 años en el ámbito de las telecomunicaciones han permitido el desarrollo de otros ámbitos como puede ser el de la robótica. La robótica ha resultado ser una herramienta muy útil para la realización de trabajos repetitivos, operaciones que requieran una gran precisión o para realizar trabajos peligrosos, entre otros. Dentro de la robótica, los vehículos controlados de manera remota son los que más se han desarrollado gracias al avance de las telecomunicaciones y éstos pueden contribuir de manera importante en la sociedad por ejemplo para misiones de búsqueda o rescate de personas. En este proyecto se ha buscado implementar un sistema de comunicaciones entre un dispositivo muy corriente hoy en día, el teléfono móvil, y un vehículo, un robot 4x4 destinado a la navegación por terrenos agrestes. El proyecto surge debido a la limitación que supone la estructura de las comunicaciones de este robot 4x4. Se realizan mediante Wi-Fi, tecnología que presenta un alcance máximo de aproximadamente 100 m en espacios abiertos. Sistema de comunicaciones GSM y localización de un vehículo Página 1

2 RESUMEN 2. OBJETIVOS El objetivo principal es el diseño de la infraestructura necesaria para las comunicaciones utilizando la red GSM, lo que permite solucionar el problema del alcance máximo puesto que el principal requisito para la viabilidad de las comunicaciones es tener acceso a la red de telefonía móvil. La estructura del robot 4x4 está basada en un microcontrolador dspic y no se ha encontrado nada en el mercado que integre directamente un módulo GSM con este tipo de microcontroladror por lo que la solución adoptada ha sido integrar dicho módulo de comunicaciones con un PIC y conectar éste al microcontrolador del robot 4x4 a través de un bus I 2 C. Aprovechando la nueva estructura de las comunicaciones se planteó la integración de una pantalla táctil, para permitir la monitorización del estado del robot y la modificación de parámetros sin tener que recurrir a un ordenador. Para permitir la localización del robot 4x4 es necesario un GPS. No es absolutamente necesario puesto que el robot 4x4 ya cuenta con un dispositivo GPS que se puede utilizar, pero resulta conveniente la instalación de este nuevo GPS porque ofrece ciertas ventajas respecto al integrado en la estructura del robot. Sistema de comunicaciones GSM y localización de un vehículo Página 2

3 RESUMEN 3. METODOLOGÍA Con el fin de mostrar de manera gráfica los cambios implementados en la estructura de las comunicaciones en la arquitectura del robot, en la Figura 1, se muestran la arquitectura inicial y la final del robot 4x4. (a) [1] (b) Figura 1. Arquitectura del robot 4x4 inicial (a) y final (b) En primer lugar se ha integrado la pantalla con un microcontrolador PIC. Se ha programado un código en C para crear la interfaz con la que navegar por los distintos estados de la pantalla que muestran información sobre el estado de las comunicaciones y de la posición del vehículo. En segundo lugar se ha integrado la tarjeta M2M Board en la que se encuentran los módulos GSM y GPS. Se ha ampliado el código de la interfaz para incluir la configuración de ambos módulos, realizándose las pruebas pertinentes para comprobar que la transferencia de datos ente la tarjeta M2M Board y un dispositivo de telefonía móvil se realizaba correctamente en ambos sentidos. Sistema de comunicaciones GSM y localización de un vehículo Página 3

4 RESUMEN En tercer lugar se ha integrado la TCS4, tarjeta desde la cual se controla la electrónica del robot 4x4 basada en una estructura de dspic, con el microcontrolador PIC utilizando un protocolo I 2 C. Se ha utilizado un driver programado en C++ para enviar instrucciones desde un PC, y una vez comprobado que la comunicación en ambos sentido es correcta se ha procedido a la creación de nuevas funciones que permiten la transferencia de datos entre la TCS4 y un dispositivo de telefonía móvil. 4. RESULTADOS El principal resultado de este proyecto es un sistema de comunicaciones basado en la red GSM que permite la transferencia de datos entre un dispositivo de telefonía móvil y un vehículo, el robot 4x4. Implementar las comunicaciones en un microcontrolador externo al que controla el vehículo permite que el sistema sea portable. La condición para que se pueda utilizar en otros vehículos es que el controlador del nuevo vehículo disponga de un módulo I 2 C que es la manera en la que se realizan las comunicaciones entre ambos microcontroladores. Dicho sistema está compuesto, además del módulo de comunicaciones GSM que permite la conexión a la red de telefonía móvil, de un GPS que permite la localización del vehículo en todo momento, proporcionando al sistema una herramienta muy útil, puesto que conocer la posición del vehículo es necesario si se quiere controlar de manera remota. Este sistema, además, integra una pantalla que facilita el acceso a distintas variables tanto de las comunicaciones como de la información proporcionada por el GPS. Sistema de comunicaciones GSM y localización de un vehículo Página 4

5 RESUMEN 5. CONCLUSIONES En conclusión se ha desarrollado la infraestructura necesaria para comunicar un dispositivo de telefonía móvil con un vehículo. La finalidad última de este sistema de comunicaciones es poder controlar el vehículo de manera remota desde el teléfono móvil para lo que es necesario incorporar todas las funciones necesarias para permitir el control de las distintas variables del robot 4x4 como pueden ser los motores. Además para una completa monitorización del estado del vehículo se deben implementar las funciones para mostrar datos del estado del robot en la pantalla, como puede ser el estado de las baterías. REFERENCIAS [1] J.Boal, Desarrollo de un robot 4x4 para la navegación por terrenos agrestes, Proyecto Fin de Carrera, Escuela Técnica Superior (ICAI), Universidad Pontificia Comillas, Junio 2010 Sistema de comunicaciones GSM y localización de un vehículo Página 5

6 ABSTRACT GSM COMMUNICATION SYSTEM AND LOCATION OF A VEHICLE. Author: Directors: Comas Montero, Isabel. Sánchez Miralles, Álvaro. Boal Martín-Larrauri, Jaime. Affiliation: IIT Instituto de investigación tecnológica PROYECT ABSTRACT 1. INTRODUCTION The progress that has been made in the field of Telecommunications over the last 50 years has enabled its use in the contribution of the development of other areas such as Robotics. Robots and other programmable devices have become a useful tool in order to perform repetitive tasks, operations requiring big accuracy or dangerous work. In robotics, remote controlled vehicles are the ones which have been more quickly developed thanks to the advance of telecommunications and can play an important role in society improving missions such as searching and rescuing people. The aim of this project is to develop a communication system between a very common device nowadays such as the mobile phone, and a vehicle, which is in this case a 4x4 robot made to cross and travel through rough terrains. The basic communication structure of the robot is based on Wi-Fi technology. The limitations which arise due to this communication structure inspire this project, as Wi-Fi implies a maximum movement range of about 100 m outdoors for the robot. GSM communication system and location of a vehicle Page 1

7 ABSTRACT 2. OBJECTIVES The main aim of the project is to design and implement a communication system based on the GSM network, solving the limited movement range problem and allowing the robot to move in a bigger network giving it access to the mobile telephone network. The robot s architecture is based on a dspic33 microcontroller and since a GSM module integrated with this type of microcontroller was not found in the market, the solution adopted was to integrate the GSM communications module with a PIC microcontroller and interconnect this with the one in the robot s architecture using a standard I 2 C bus. Using this new configuration and taking advantage of the new communication structure, the project also proposes the integration of a touchscreen to display the robot s status and giving the user the chance of modifying certain parameters without having to depend on a computer. In order to be able to locate the robot, a GPS is needs. Even though it is not strictly necessary since the robot already counts with a GPS device which can be used, it is convenient to install this new GPS device due to its numerous advantages compared to the original one. GSM communication system and location of a vehicle Page 2

8 ABSTRACT 3. METHODOLOGY In order to show graphically the changes applied in the communication system s architecture, in Figure, the initial and the final robot`s architecture can be seen. (b) [1] (b) Figure 1. Robot s initial (a) and final (b) architecture. Firstly, the touchscreen and the PIC were integrated. After that was made, a code was programmed using C language to create the user interface that will provide the user with the possibility to move through different screens which show the user information about the robot s position and status. After that was done, the board where the GSM and the GPS modules are, named M2M Board was integrated. The programmed interface was then improved and developed to include these mentioned modules and the tests required to ensure the proper working of the data transmission between the mobile phone and the robot were made. GSM communication system and location of a vehicle Page 3

9 ABSTRACT Finally, the TCS4 board (from which the robot s electronic functionalities based on a dspic structure are controlled) and the PIC micro controller were integrated and joined using a standard I 2 C bus. A C++ programmed driver was used to send commands and instructions from a PC and once the communication system was proved to work as desired, the new functionalities which allow data transmission between the TCS4 and the mobile phone were developed. 4. RESULTS The main result of this project is the development of a communication system based on the GSM network that allows the transfer of data between a mobile device and a vehicle, the 4x4 robot. By implementing the communication system in an external microcontroller than the one which controls the vehicle, the system is made portable and can be used in other vehicles whenever the main condition is met, which is that the new vehicle s controller counts with an I 2 C module. The communications system, besides the GSM module that allows the use of the mobile phone network, incorporates a GPS device which allows the vehicle being located. It becomes a really useful tool when the final objective is the remote control of the robot. This system also incorporates a touchscreen in order to make the access to different variables and parameters (communication and GPS s information variables) easier. GSM communication system and location of a vehicle Page 4

10 ABSTRACT 5. CONCLUSIONS In conclusion, this project has developed the necessary architecture of a communication system to transfer data between a cell phone device and a vehicle. The ultimate purpose of this communication system is to be able to remotely control the vehicle using a cell phone as a controller. To make this possible, all the different functionalities needed to control the different variables and parameters will have to be included and taken into account, such as the motor. In addition, for a complete monitoring of the vehicle s status, the different modules and functionalities to display the information on the touchscreen will have to be developed (for example, displaying the robot s battery level). REFERENCES [1] J.Boal, Desarrollo de un robot 4x4 para la navegación por terrenos agrestes, Proyecto Fin de Carrera, Escuela Técnica Superior (ICAI), Universidad Pontificia Comillas, Junio 2010 GSM communication system and location of a vehicle Page 5