如何使用Raspberry Pi为船制作GPS导航系统

几千年来，人们一直将海洋作为食物来源和运输货物的方式。他们所做的最重要的事情之一就是跟踪他们的位置。如果他们在海上迷路了，他们永远不知道他们会在哪里登陆。幸运的是，他们开始制作图表和工具来帮助导航。六分仪是制作的工具之一，但本文不是关于六分仪的使用。

在现代，我们使用 GPS 在海上导航。最早的海上 GPS 设备只给出纬度和经度。要找到您的位置，您必须在海图上写下纬度/经度。从那时起，GPS 海图绘图仪的发展已经取得了长足的进步。它们的工作方式类似于您车内的 GPS 导航系统。您有很多不同的供应商，有很多不同的型号可供选择。型号越好，价格越高。最大的公司之一Garmin以 199 美元到 10，000 美元以上的价格销售图表绘图仪。第一个是4英寸屏幕，最后一个是24英寸全高清屏幕。

Garmin.com的屏幕截图

Garmin.com的屏幕截图

其他供应商是Lowrance和West Marine。

有些系统可以让您定义什么是浅水和危险水域。当你计划你的旅行时，你可以在地图上做两个点，并告诉它计算路线。这将使旅途安全，因此您不会被困在陆地上。

我不想把那么多钱花在我自己建造和制造的东西上。环顾四周，我找到了我需要的大部分零件。我找到了三个最重要的东西：一个 Raspberry Pi、一个 GPS 模块和一个在 19v DC 上运行的 LCD 屏幕。除此之外，我还需要一些电源电路。

要求：

树莓派。我正在使用 Rpi 2 型号 B。

显示器、键盘和鼠标。

Openplotter安装在 8GB Micro SD 卡上。

来自Openseamap的地图。

DC-DC 升压转换器。

DC-DC 12v 至 5v 稳压器。

一个GPS 模块和一个串口转 USB转换器。

您可以将其他几个设备连接到设置，但我只使用 GPS 模块。我的 GPS 模块是EM-411。这不是一个关于使用OpenCPN的项目，而只是我如何完成我的设置。

硬件

在一堆显示器中，我找到了一个在 19v DC 上运行的显示器。为了给这台显示器供电，我使用了我在 eBay 上找到的 DC-DC 升压转换器。我需要提高电压，因为我船上的电源是 12v DC。升压转换器如下所示：

我买了两个是件好事，因为其中一个不起作用。

为了给树莓派供电，我使用了一个基于 LM338K IC 的自制稳压器。IC 封装为 TO-3。LM338K 是一款 5 安培可调稳压器，以下原理图基于数据表 （PDF）。

这是 Raspberry Pis 电源调节器的示意图：

这是零件清单：

我的 GPS 模块通过 RS-232 到 USB 转换器连接到 Raspberry Pi。我在 eBay 上也发现了：

组件方面：

背面：

软件

下载 Openplotter 并安装它，就像安装Raspbian或 Noobs 一样。

为了使启动过程自动化，我对默认软件设置进行了一些更改。我制作了一个自动启动导航的脚本。首先，确保您在启动时自动登录。

启动 Raspberry Pi 并使用用户“pi”和密码“raspberry”登录。然后使用命令 startx 启动 GUI。然后点击：

菜单 → 首选项 → Raspberry Pi 配置

在 System 文件夹中，选择启动选项“To Desktop”，并选中自动登录框“Login as user ‘pi’”。

上电后，Raspberry Pi 启动，自动以用户“pi”登录，并启动 GUI。要自动启动导航工具，请打开终端，然后导航到隐藏文件夹 .config/autostart。

cd .config/自动启动

我是 TAB 键的活跃用户。所以我写

唱片公司

并按 TAB 键。覆盆子以 config/ 结尾。然后我按 a 键，然后再次按 TAB。因此，只需按键盘 9 次，我就编写了以下命令：

cd 。/config/autstart/

使用以下命令在该文件夹中打开 nano：

nano opencpn.desktop

写下这几行：

［桌面入口］

类型 = 应用程序

执行 = opencpn

按 CTRL+X 并对问题回答“是”。现在我们已经在“pi”用户的 autostart 文件夹中创建了一个脚本，接下来要做的就是使该脚本可执行。在 .config/autostart/ 文件夹中，编写命令：

sudo chmod +x opencpn.desktop

实际的导航应用程序称为 OpenCPN。您可以使用许多不同的地图来源。

现在，我所要做的就是制作一些漂亮的外壳来安装电路。

结论

我的导航系统的总成本：

17 英寸显示器、键盘和鼠标——来自我的一堆回收材料。

树莓派——35 美元。

GPS 模块——30 美元。

DC-DC 升压转换器——6 美元。

DC-DC 稳压器——自制。

RS-232 转 USB — 2 美元。

OpenCPN 和地图——开源。

因此，以低于 100 美元的价格，我在我的船上为自己打造了一个同样出色的导航系统。

我要做的一个改进是买另一台早餐不吃安培的显示器。我还将考虑添加不同的测量工具，例如电机温度传感器和油压表。

图片和视频

为了确保一切都在 12v 上运行，我并联了两个 12v 100Ah。在我的船上，我的引擎上有一个发电机。当发动机运转时，电池会充电。