【NB-IoT 物联网开发板 TinkerNode】GPS追踪器

hello，大家好。这次项目我们将用TinkerNode制作一个车载GPS跟踪器，学习和使用TinkerNode的GPS功能，并使用NB-IoT技术将GPS信息上传至阿里云平台，通过云端查询实时路径。

项目的主要目的：
①学习TinkerNode的GPS功能的使用
②学习阿里云平台GPS相关功能的使用

项目视频

为了方便大家进行学习，我们为大家提供了视频版本的项目教程.



元器件清单

TinkerNode NB-IoT开发板 x1


1.项目相关功能介绍

首先，我们先来了解一下本次项目中使用到TinkerNode的功能。

GPS
TinkerNode板载的BC20模组，除了NB-IoT功能外，还带有GNSS定位功能，可以识别GPS和BeiDou两种卫星定位系统。


在使用GPS功能前，需要按照产品wiki将GNSS的陶瓷天线安装在TinkerNode的GNSS天线接口上，如下图所示。




PS：在使用GNSS定位功能时，天线要朝向天空，且无遮挡。

2.阿里云平台配置

了解完GNSS功能后，我们开始项目的制作。和之前的项目相同，我们首先需要进行阿里云平台的配置，然后为项目创建产品和设备，配置产品自定义功能（物模型）。
在物联网平台的页面左侧，选择IoT Studio -> 项目管理，点击新建项目，新建一个空白项目，项目名称为“GPS Tracker”，如下图所示。



创建完成后，我们会进入“GPS Tracker”项目的管理页面，如下图所示。



新建产品

在项目管理页面左侧的功能栏点击产品，在弹出的产品页面中选择新建产品，如下图所示。



产品的名称填写“GPS跟踪器”，所属品类选择“自定义品类”，其他选项默认，如下图所示。



完成后点击保存，此时已经在项目下创建了一个名为“GPS跟踪器”的新产品。

功能定义

接下来，我们需要为产品添加功能，也叫作定义产品的“物模型”，物模型创建的过程就是通过协议描述产品的功能，定义产品有几组传感器数据，有什么控制功能，数据的类型是什么。
点击“GPS跟踪器”产品后的查看，进入该产品的管理页面，如下图所示。



在这里我们要对产品进行功能定义，与之前的项目不同的是，除了自定义功能的方式外，本次项目还可以使用阿里云平台已经内置的标准功能，接下来我将会为大家分别介绍这两种方法。

①标准功能

阿里云平台为了方便客户的使用，内置了多种可以直接使用的标准功能，省去了繁杂的配置过程，节省了客户的开发时间。

选择功能定义 -> 标准功能 -> 添加标准功能 ，如下图所示。



在窗口的搜索栏中，输入“地理位置”，选择任意一个标识符为“GeoLocation”的标准功能，选择后该功能会出现在右侧的已选功能栏，然后点击确定，如下图所示。



添加完成后，可以看到对应的产品功能已经出现在了产品的功能定义中，如下图所示。





②自定义功能


如果需要后续自行开发其他功能，想要了解向阿里云平台上传信息时的JSON协议格式，大家也可以进行自定义的功能配置。
PS：如果要进行自定义功能配置，需要删除刚刚创建的标准功能。

在“车载GPS跟踪器”这个项目中，我们需要向云端上传GNSS定位信息中的，经度、纬度和高度，并选择相应的坐标类型，共四个数据。由于TinkerNode与阿里云之间使用的是JSON进行通讯，所以在配置自定义功能时，数据类型要选择“struct（结构体）”。

在功能定义中选择自定义功能，点击添加自定义功能，如下图所示。




在弹出的窗口中填写相关信息，功能名称填写为“地理位置”，标识符填写为“GeoLocation”，数据类型选择“struct（结构体）”，如下图所示。





接下来，让我们为结构体添加JSON对象的参数信息。前面我们已经说过，我们需要上传四个GPS的信息，分别是经度、纬度、高度和坐标类型。
①经度
点击新增参数，按照下面的表格在弹出的窗口中填写对应信息，如下图所示。

参数名称	经度
标识符	Longitude
数据类型	double（双精度浮点型）
取值范围	-180~180
步长	0.01
单位	度/°

②纬度
按照下列表格，填写相关信息。注意纬度的取值范围是“-90~90”，完成后如下图所示。

参数名称	纬度
标识符	Latitude
数据类型	double（双精度浮点型）
取值范围	-90~90
步长	0.01
单位	度/°

③高度
按照下列表格，填写相关信息。

参数名称	高度
标识符	Altitude
数据类型	double（双精度浮点型）
取值范围	0~9999
步长	0.01
单位	米/m

④坐标系统
为了描述或确定位置，必须建立坐标系统，坐标只有存在于某个坐标系统才有实际的意义与具体的位置。以下是两种不同类型的坐标类型：
WGS_84：国际经纬度坐标标准。
GCJ_02：由国测局制定，是对地理位置进行首次加密后的一种坐标类型。

按照下列信息，填写相关信息。

参数名称	坐标系统
标识符	CoordinateSystem
数据类型	enum（枚举型）

接下来我们需要为坐标系统增加两个枚举项，信息如下表所示。

参数值	参数描述
1	WGS_84
2	GCJ_02

新增设备

完成了产品的功能定义之后，接下来我们需要为产品建立一个设备，这样就可以将TinkerNode连接到阿里云平台，并上传GPS信息了。
在项目管理页面左侧的功能栏点击设备，在弹出的设备页面中选择新增设备，如下图所示。



弹出的窗口中，产品选择“GPS跟踪器”，添加方式选择自动生成，设备数量填写1，点击提交，如下图所示。



3.硬件相关配置

代码调试

在附件中下载项目代码。

①上传数据格式
在于阿里云进行通信时，需要通过JSON格式进行通信，我们可以从阿里云的官方文档中，找到GPS功能的上传请求示例，如下图所示。



在Arduino代码中，我们需要添加一些转义字符，并将相应的变量名填写到相应位置，最终效果如下列代码所示。
注意：在阿里云中只能使用，国际标准的定位坐标标准，即CoordinateSystem设定为1。

"{
  "id":"+ClientId+",
  "params":{
    ""+Identifier+"":{
      "value":{
        "Longitude":"+String(sGGNS.LongitudeVal,6)+",
        "Latitude":"+String(sGGNS.LatitudeVal,6)+",
        "Altitude":"+String(sGGNS.Altitude,6)+",
        "CoordinateSystem":"+(String)1+"
      }
    }
  },
  "method":"thing.event.property.post"  
}"
复制代码

在实际使用中，我们通过TinkerNode的NB-IoT功能向阿里云上传数据时，需要在代码中调用函数"myBC20.publish()"向指定的设备上传数据，实际使用时需要删除换行，代码如下所示。

myBC20.publish(pubTopic, ("{"id":"+ClientId+","params":{""+Identifier+"":{"value":{"Longitude":"+String(sGGNS.LongitudeVal,6)+","Latitude":"+String(sGGNS.LatitudeVal,6)+","Altitude":"+String(sGGNS.Altitude,6)+","CoordinateSystem":"+(String)1+"}}},"method":"thing.event.property.post"  }"));
复制代码

②阿里云相关配置
我们需要根据阿里云平台的配置信息，在项目代码中做对应的修改。

在设备页面查看设备证书信息，填写在代码中对应位置。

//配置证书信息
String ProductKey = "Your_Product_Key";
String ClientId = "12345";
String DeviceName = "Your_Device_Name";
String DeviceSecret = "Your_Device_Secret";
复制代码

在产品页面查看产品的功能标识符，填写在代码中对应位置。

//配置产品标识符
String Identifier = "Your_Identifier";
复制代码

在设备管理页面，查看物模型Topic信息，填写在代码中对应位置。物模型Topic是阿里云平台自动生成的，服务端和设备端通过Topic来实现消息通信。

//需要发布和订阅的Topic
const char * subTopic = "Your_sub_Topic";//****set
const char * pubTopic = "Your_pub_Topic";//******post
复制代码

全部配置完成后，将代码上传至TinkerNode主控板。待代码上传完成后，就可以在阿里云平台上看到设备上传的位置信息了。

查看云平台信息
待代码上传完成后，进入GPS Tracker设备页面，可以看到设备已经是在线状态，点击查看，进入该设备的管理页面，如下图所示。




进入设备页面后，点击运行状态，点击查看数据，可以看到TinkerNode上传的GPS信息，如下图所示。



至此，我们已经将GPS信息上传到了云平台。接下来我们将会使用阿里云平台的IoT Studio中的可视化页面功能，将上传的GPS信息展示在地图上。

4.可视化页面制作

点击主页，新建一个Web应用。



名称填写“GPS地图”，点击确认，进入可视化开发界面。
点击左侧的组件，将“设备地图”拖拽到画布中，如下图所示。



点击地图组件，点击右侧的“编辑设备地图”，选择地图组件上显示的设备，如下图所示。



进入设备地图编辑器后，点击选择产品，在弹出的窗口中，选择“GPS跟踪器”产品，点击确定。


回到可视化开发界面，点击右上角的预览。在弹出的窗口，选择对应的设备，就可以在地图上查看定位信息了。



PS：GPS定位信息同步至地图时，并不完全准确。这是由于地图信息被加密导致的，这是保证国土信息安全的重要手段之一。

5.数据分析

阿里云平台还可以对上传的GPS数据进行数据分析。包括了历史轨迹、热力图和电子围栏等功能。
PS：由于阿里云平台中该部分功能处于频繁更新阶段，可能导致教程中一些接口位置与实际不同。

在物联网平台界面中，点击数据分析。



进入到数据分析的页面，在上方的菜单栏中选择“实验室”，可以在页面中看到“空间数据可视化”的功能，如下图所示。



在弹出的页面中，点击创建场景，数据来源选择“物联网平台”，完成后点击下一步，如下图所示。



接下来，场景名称填写为“车载GPS”，目标产品选择之前创建的“GPS追踪器”产品，如下图所示。



点击确定后，会自动进入空间数据可视化界面。在做左上角选择对应的设备，既可以看到实时的GPS定位信息，如下图所示。



为了测试阿里云平台的历史轨迹信息，我将GPS追踪器安装在了汽车上。在出去跑了一圈之后，再打开可视化页面。点击右上角的历史轨迹，选择对应的时间段和设备，选择“平滑轨迹线”，云平台会将轨迹点同步到对应的道路上。



配置完成后就可以看到选择时间段的历史轨迹，点击右上角的播放箭头，即可观看轨迹动图。

有个重要信息，向dfrobot报告下。

阿里云现在1分钟限制5次连接，连接过于频繁会被阿里云重置。

而例程里面的代码：
  myBC20.getCLK();  // Get CLK from BC20
  myBC20.getQGNSSRD();
  myBC20.loop();
  myBC20.publish(pubTopic, ("{\"id\":"+ClientId+",\"params\":{\""+Identifier+"\":{\"value\":{\"Longitude\":"+String(sGGNS.LongitudeVal,6)+",\"Latitude\":"+String(sGGNS.LatitudeVal,6)+",\"Altitude\":"+String(sGGNS.Altitude,6)+",\"CoordinateSystem\":"+(String)2+"}}},\"method\":\"thing.event.property.post\"  }"));
  Serial.println("Data is published to cloud.");
  delay(10000);

是默认10000ms的，建议改到12000ms以上。

否则只会间歇性在线。

代码编译后显示这个错误，咋回事呢

F:\BaiduNetdiskDownload\sketch_apr05a\NB_Prj4.ino: In function 'void setup()':
NB_Prj4:37:6: error: redefinition of 'void setup()'
void setup(){
      ^
F:\BaiduNetdiskDownload\sketch_apr05a\sketch_apr05a.ino:1:6: note: 'void setup()' previously defined here
void setup() {
      ^
F:\BaiduNetdiskDownload\sketch_apr05a\NB_Prj4.ino: In function 'void loop()':
NB_Prj4:67:6: error: redefinition of 'void loop()'
void loop(){
      ^
F:\BaiduNetdiskDownload\sketch_apr05a\sketch_apr05a.ino:6:6: note: 'void loop()' previously defined here
void loop() {
      ^
exit status 1
redefinition of 'void setup()'

每过一段时间，设备被踢，日志显示如下内容。
{"Content":"offline, lastActiveTime=1602816601849","Reason":"Keepalive timeout after 120sec, ip:36.113.19.208","clientId":"Tinker_A"}

阿里云的回答是：
超过保活时间，设备没有发心跳包给云端，云端判定设备下线了
Keep Alive  Connect指令中需包含Keep Alive（保活时间）。保活心跳时间取值范围为30至1200秒。
如果心跳时间不在此区间内，物联网平台会拒绝连接。建议取值300秒以上。如果网络不稳定，将心跳时间设置高一些。

这个需要在连接段设置。

请问，代码段要做哪些设置呢?

这个好，顶一个

我也在写，不过是通过百度鹰眼追踪

教程详细，板子功能也强大

大佬呀，学习了

666  好学习了

这个满实用的

为了创造点

好实用，效果非常不错

这个必须学习一下.感谢分享!

厉害

购买了TinkerNode，测试 这个NB-IOT的通讯功能不起作用，一直处于连接状态，是因为没有信号还是sim卡有问题呢。

前辈ClientID、subTopic、pubTopic分别是具体哪个呀 gps那个 按照教程我的设备没有在线

506798599 发表于 2020-4-25 02:19
购买了TinkerNode，测试 这个NB-IOT的通讯功能不起作用，一直处于连接状态，是因为没有信号还是sim卡有问题 ...

可以找商城的客服问一下，有可能是所在地区没有NB-IoT信号

幻想家 发表于 2020-4-25 10:49
前辈ClientID、subTopic、pubTopic分别是具体哪个呀 gps那个 按照教程我的设备没有在线 ...

这一部分可以参考第一期里面对应的内容，https://mc.dfrobot.com.cn/thread-303693-1-1.html

DFSH_Faith 发表于 2020-4-26 10:16
这一部分可以参考第一期里面对应的内容，https://mc.dfrobot.com.cn/thread-303693-1-1.html ...

前辈，我的设备状态一直是“”未激活”，我查帖子也没有相关的激活教程，您能指导我一下么，我的代码应该没问题

幻想家 发表于 2020-4-28 08:16
前辈，我的设备状态一直是“”未激活”，我查帖子也没有相关的激活教程，您能指导我一下么，我的代码应该 ...

未激活是因为设备还没有第一次连接至云平台，设备初次连接至云平台后，即可自动激活

厉害，学习了。

666 厉害

我这里老是出现这个问题：
板子是TinkerNode NB-IOT的，

A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Timed out waiting for packet header

有什么办法吗？网上说按住“boot”，板上没有