Studie av GNSS, AHRS og mikrokontrollbaserte løsninger for et kostnadseffektivt navigasjonssystem
Bachelor thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3136987Utgivelsesdato
2024Metadata
Vis full innførselSamlinger
Beskrivelse
Full text not available
Sammendrag
Formålet med denne rapporten var å gjøre en studie av GNSS, AHRS og mikrokontrollbaserte løsninger for et kostnadseffektivt navigasjonssystem. Ønsket var å komme frem til et system der en mikrokontroller tar imot informasjonen via UART fra to forskjellige sensorer, en GNSS-sensor og en AHRS-sensor, og sender ut samlet data via seriell-kabel til et brukergrensesnitt. Et av målene for oppgaven var å finne ut hvilke typer sensorer som er på markedet, og bestemme hvilke som kan være aktuelle for dette spesifikke formålet. Videre vil det bli testet hvor nøyakti-ge de valgte enhetene er. Et annet mål var å finne ut hvordan sensorene kan kommunisere med en mikrokontroller via seriellkommunikasjon. Et siste mål var å designe mulige kretser for både GNSS, AHRS og mikrokontroller, der designspesifikasjoner er gjennomtenkt, tegnet og til dels simulert. Designspesifikasjonene er grunnet i matematikk og anbefalinger fra datablad. Alle må-lene retter seg inn mot prisgunstige løsninger for fartøy.Rapporten går metodisk til verks ved å se på hver av hovedelementene, og til slutt sammenfatte delene til et helhetlig sensorsystem. Både de to sensorene og mikrokontrolleren har sin egen teo-ridel med grunnleggende informasjon som er videreført til valgprosessene i rapportens metode-del. Resultatene for hver komponent er gjort med det testutstyret som var tilgjengelig for studen-tene. Det har gitt klare resultater, som gjør at problemstillingene kan besvares i rapportens disku-sjonsdel.Ved å bruke utviklingskort som prototyper til sensorene har det vært mulig å gjøre fysiske tester på nøyaktigheten, i tillegg til å prøve ut UART-overføring av data. Resultatene av studien viser at nøyaktigheten til de valgte sensorene har en presisjon med potensiale for å kunne brukes i prak-tiske løsninger. Kodespråket C gjør det mulig for mikrokontrolleren å ta inn data fra både GNSS og AHRS, og sende den samlede informasjonen videre til et brukergrensesnitt. Rapporten legger et grunnlag for å utforme kretsdesignene for praktisk installasjon på fartøy som trenger naviga-sjon. Dette kan være med på både å redde liv og redusere tap av ressurser.Konklusjonen for rapporten er at studien viser at det finnes prisgunstige moduler for både AHRS og GNSS. Det finnes i tillegg mikrokontrollere med lav kostnad som kan håndtere informasjon fra sensorene. De tre hovedelementene er kompatible for kommunikasjon, og nøyaktige nok til at de kan danne et helthetlig og brukervennlig system for fartøy. Prisen er konkludert med å være godt innenfor ønskene til oppdragsgiverne i Kongsberg Discovery. The purpose of this report was to make a study of GNSS, AHRS and microcontroller-based solu-tions for a cost-effective navigation system. The wish was to come up with a system where a micro-controller receives the information via UART from two different sensors, a GNSS sensor and an AHRS sensor, and sends out collected data via serial cable to a user interface. One of the aims of the assignment was to find out which types of sensors are on the market, and to deter-mine which ones might be relevant for this specific purpose. Furthermore, it will be tested how accurate the selected units are. Another goal was to find out how the sensors can communicate with a micro-controller via serial communication. A final goal was to design possible circuits for both GNSS, AHRS and microcontrollers, where design specifications are considered, drawn, and partly simulated. The design specifications are based on mathematics and recommendations from data sheets. All the goals are geared towards cost-effective solutions for vessels.The report proceeds methodically by looking at each of the main elements, and finally summa-rizing the parts into a holistic sensor system. Both the two sensors and the microcontroller have their own theory part with basic information which is passed on to the selection processes in the method part of the report. The results for each component were made with the test equipment that was available to the students. It has produced clear results, which means that the issues can be answered in the discussion section of the report.By using development boards as prototypes for the sensors, it has been possible to do physical tests on the accuracy, in addition to trying out transmission of data via UART. The results of the study show that the accuracy of the selected sensors has a precision with the potential to be used in practical solutions. The C coding language enables the microcontroller to take in data from both GNSS and AHRS and send the combined information on to a user interface. The report lays a foundation for planning the circuit designs for practical installation on vessels that need navigation. This can help to both save lives and reduce the loss of resources.The conclusion for the report is that the study shows that there are cost-effective modules for both AHRS and GNSS. There are also low-cost microcontrollers that can handle information from the sensors. The three main elements are compatible for communication, and accurate enough to form a complete and user-friendly system for vessels. The price has been concluded to be well within the wishes of the clients in Kongsberg Discovery.