gps system

por

In Electronics

Boris Landoni y Arsenio Spadoni

Innovador sistema de localización remota de vehiculos mediante las redes GPS y GSM. Se compone de una unidad remota (a instalar en el vehículo) y de una estación base portátil o fija. La unidad remota, equipada con un receptor GPS y el moderno módem celular Sony Ericsson GM47, incluye un sistema de memorización de datos y un circuito de captación de audio para escucha ambiental. La estación base móvil se complementa con un ordenador palmar conectado a un teléfono celular y una cartografía digital de elevado nivel de detalle. ace ya bastante tiempo que en IberFutura nos ocupamos de los sistemas de localización remota basados en lectores de coordenadas GPS, utilizando la red GSM como vía de comunicación inalámbrica, sin límites prácticos de alcance donde haya cobertura. En varias ocasiones hemos publicado aplicaciones equipadas con módulos Falcom, Wawecom, Garmin, e incluso teléfonos móviles comerciales Siemens. En el caso que hoy nos ocupa hemos incorporado en la unidad remota un módem GSM Sony Ericsson GM47. 2

Describiremos dos unidades base diferentes, una de las cuales, provista de un ordenador palmar, es una novedad absoluta. Curiosamente, hasta ahora no hemos encontrado ningún fabricante ni catálogo que proponga un producto similar: podría pensarse que se debe a que la cosa no interesa lo bastante, pero no parece lógico, a la vista de las ventajas técnicas que aporta esta solución. También es posible que, si alguna oficina de diseño ha pensado en visualizar en tiempo real la posición de un vehículo en un mapa detallado contenido en la > n.02 - In Electronics

Principio de funcionamiento Satélites GPS Módem GSM

Ordenador Personal

Red GSM

Unidad remota GPS/GSM

Celular

PC Palmar

UniDAD remota gps/gsm palma de la mano, pudiendo además escuchar cuanto se habla a bordo del vehículo, haya descartado la idea dudando que pueda interesar a alguien. O bien habrán considerado que tiene más interés técnico que comercial y que no vale le pena iniciar una producción en serie. En todo caso, ambas posibilidades interesan a IberFutura. Para los lectores poco familiarizados con el GPS y el GSM, explicaremos brevemente el funcionamiento de estos sistemas, apoyándonos en el gráfico adjunto. En el vehículo se instala una unidad (remota) In Electronics - n. 02

compuesta básicamente de un receptor GPS y un módem GSM, eventualmente completados con algunos circuitos de gestión. El receptor GPS lee las señales transmitidas por los satélites del sistema GPS, de cobertura mundial, determina la posición geográfica del vehículo (en ciertas condiciones, con diabólica precisión) y envía los datos por teléfono celular, mediante el módem GSM, a la estación base. Ésta, que puede depender de un módem GSM, un teléfono celular o un módem normal de línea telefónica fija, recibe los datos > 3

Especificaciones de la Unidad Remota  Características Eléctricas Generales Alimentación 12 V en c.c. Consumo en reposo: 110 mA (GPS activo) Consumo en conexión: 380/480 mA Datos en memoria: hasta 8.192 puntos Sensibilidad microfónica máx -70 dB Dimensiones: 35 x 70 x 125 mm (excluida antena GPS) Sensor de movimento de vapor de mercurio

 Funciones

Totalmente configurable a distancia Password de acceso Funcionamento en tiempo real Memorización de datos a distancia (8.192 puntos) Tiempo de "polling" ajustable Sensor de movimiento programable Activación GPS programable Alarma SMS arrancada por sensor de movimiento Control de batería con envío de SMS de alarma Escucha ambiental configurable a distancia

 Sección GPS

Receptor GPS de 12 canales, con antena activa Tecnología SiRF II Low Power Sensibilidad - 170 dBW Salida serie a 4.800 bps Protocolo NMEA0183 V2.2 Tiempo de (re)adquisición 38 u 8 (re) segundos Dimensiones 59 x 47 x 21 mm Consumo inferior a 90 mA Tensión de alimentación 5 V en c.c. Batería de back-up interna Temperatura de trabajo -40°C / + 80°C

 Sección GSM

Módulo GSM/GPRS GM47 Bandas 900/1800 MHz Clase 4 (2W @ 900 MHz) Clase 1 (1W @ 1800 MHz) Alimentación 3,6 V en c.c. Consumo en reposo 5 mA Consumo en comunicación 250/350 mA Short Messages Service (SMS) Circuito asíncrono datos no transparente hasta 9,6 kbps Temperatura de trabajo -25°C to +55°C Dimensiones 50 x 33 x 7,2 mm Peso 18,5 g

y los transmite a un ordenador personal, en donde un software adecuado los elabora de manera que la posición del vehículo pueda integrarse en un mapa digital suficientemente detallado. Obviamente, 4

para recibir datos, la Estación Base está obligada a establecer conexión GSM con la Estación Remota. Pero, ¿a quién puede interesar este tipo de sistemas? Las dos aplicaciones más extendidas son: la alarma

antirrobo de automóviles y yates de recreo y el seguimiento de flotas de transporte/distribución para optimizar su gestión (trazado del recorrido óptimo, control de kilometraje, planificación de turnos de conductores, corrección de rutas durante la jornada, etc.). Una aplicación no por poco usual menos espectacular es el seguimiento de sospechosos por parte de los Cuerpos y Fuerzas de Seguridad del Estado en el cumplimiento de su deber. La oportunista instalación de estos sistemas en el vehículo de la persona a seguir permite a los agentes mantenerse a prudente distancia sin por ello perder el contacto. Los aficionados a la electrónica puede integrarlo sin dificultad en su vehículo aprovechando la instalación de alarma existente: al dispararse ésta, o al dar el encendido, se pondrá a trabajar, permitiendo al propietario seguir la pista de su coche robado. En el recuadro adjunto se reúnen las principales características del sistema. La sección receptora GPS se basa en un pequeño pero eficaz y sensible receptor de 12 canales integrado con su antena activa en la misma cajita. El circuito receptor utiliza un chipset SiRF de bajo consumo. La sección GSM se apoya en un módulo bibanda GM47. El sistema dispone de una memoria con una capacidad de 8.192 puntos geográficos, lo que permite seguir muy

de cerca el recorrido del vehículo sin necesidad de conexión continua. Los datos memorizados pueden "descargarse" una vez al día, o cuando haga falta, y permiten reconstruir paso a paso la actividad > n.02 - In Electronics

Esquema elÈctrico

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G M 4 7 : listado DEL programa PARA ajuste DE LA sensibilidad microFÓnICA {

prtf ("Volume %s \n",livello); if (livello[0]=='0') { comandoat="AT*E2EAMS=4,0"; result=inviacomandoat(comandoat); } if (livello[0]=='1') { comandoat="AT*E2EAMS=1,1"; /*si nivel = 1 compongo el comando at correspondiente al ajuste de volumen*/ result=inviacomandoat(comandoat); /*voy a la función 'inviacomandoat' para enviar el ajuste al celular*/ prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); /*visualizo el resultado del ajuste*/ comandoat="AT*E2EAMS=4,2"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); } if (livello[0]=='2') { comandoat="AT*E2EAMS=1,2"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); comandoat="AT*E2EAMS=4,2"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); } if (livello[0]=='3') { comandoat="AT*E2EAMS=1,3"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); comandoat="AT*E2EAMS=4,2"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); } if (livello[0]=='4') { comandoat="AT*E2EAMS=1,4"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); comandoat="AT*E2EAMS=4,2"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); } if (livello[0]=='5') { comandoat="AT*E2EAMS=1,5"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); comandoat="AT*E2EAMS=4,2"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); } comandoat="AT*E2EAMS=255"; /*Memoriza el perfil actualmente en uso en la memoria no volátil */ result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); comandoat="AT&W"; result=inviacomandoat(comandoat); prtf ("Esecuzione %s = %d \n",comandoat,result); return(3);

} inviacomandoat(char *comandoat) { int aterr; int resCmdSize; char resCmd[100]; prtf("Comando inviato: %s \n",comandoat); aterr = atsnd (comandoat, resCmd, slen(comandoat) , 100, &resCmdSize); /*comando para enviar el comando at al celular*/ prtf("Risultato salvataggio: %s %d\n",comandoat,aterr); prtf ("sent AT command = %s\n", resCmd); return(aterr); /*muestro el resultado de la operación*/

Esta sección del programa implementado en el GM47 muestra la forma en que se ajusta la sensibilidad del micrófono mediante mensajes SMS enviados desde el celular desde donde se realiza la escucha.

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del vehículo durante el tiempo deseado. Para mejorar la cosa, puede añadirse a la unidad remota un sensor inercial, o de "puesta en marcha": es lógico que, si el vehículo permanece parado varias horas en un punto dado, no vale la pena mantener el sistema en marcha. Este mismo sensor puede disparar el envío de un mensaje SMS cuando arranca el coche, dando al usuario la posibilidad de activar la conexión en tiempo real. También se ha previsto un control de la tensión de alimentación (es decir, del estado de carga de la batería del coche) que avisa cuando ésta desciende de un nivel dado. Y, finalmente, se ha aprovechado el canal de transmisión de voz del módulo GM47 para incorporar a la unidad remota un pequeño micrófono que da la posibilidad de escuchar las conversaciones mantenidas por los ocupantes del vehículo. Sin embargo, la transmisión de voz y la de datos no son compatibles: debe elegirse cada vez entre una u otra. Todas las funciones son teleconfigurables, es decir que desde la unidad base pueden modificarse los diversos parámetros, por ejemplo: el periodo de registro de datos, la modalidad de funcionamiento del sensor de movimiento, etc. También puede preguntarse el estado de los ajustes, visualizarse el número de puntos memorizados, modificarse la password, etc. No hay que olvidar que para acceder a la unidad remota y a todas sus funciones debe introducirse la password correcta (por defecto es 123456). Al observar el esquema eléctrico, la primera sensación es de una extrema sencillez: efectivamente, está compuesto casi exclusivamente por el microcontrolador U3 y el módulo GSM1. Todas las informaciones procedentes del receptor GPS se dirigen a estos dos componentes, lo que evidencia la importancia del firmware implementado en ellos. In Electronics - n. 02

La tensión de alimentación (comprendida entre 9 y 15 voltios) se aplica al regulador integrado U1, a cuya salida aparecen los 5 V estabilizados que precisan el microcontrolador y las memorias. La tensión procedente de la batería se lleva (a través de un divisor adecuado) a la entrada RA0 (patilla 2) del microcontrolador, que es el acceso a un convertidor Analógico/Digital interno dedicado a medir la tensión y detectar cuándo ésta ha descendido por debajo de un valor dado,

generando entonces una señal que permite emitir un mensaje SMS de aviso. El módulo GSM se alimenta con la tensión de 3,6 V de un segundo regulador de tensión (U2); éste puede ser rebasculado desde la patilla 3 (RA1) del microcontrolador para apagarlo/encenderlo en determinadas ocasiones, por ejemplo, si se queda "bloqueado". Por lo que se dice, este problema aparece muy frecuentemente en muchos módulos GSM disponibles en el mercado, aunque en el Sony >

7

diagrama

DE

montaje D7: BAT85 DZ1: zener 5,1 V LD1: led 3mm bicolor U1: 7805 U2: MIC2941A U3: PIC16F876 (MF521A) U4: 24LC256 U5: 24LC256 U6: 24LC256 U7: 24LC256 U8: BD136 GSM1: Módulo Sony Ericsson GM47 programado (MF521B) T1: BC557 T2: BC557 T3: BC547 S1: sensor de vapor de mercurio Q1: 20 MHz MIC: micrófono preamplificado GPS: GPS910

LISTA DE COMPONENTES: R1: 200 KOhm 1% R2: 100 KOhm 1% R3: 4,7 KOhm R4: 1 KOhm R5: 470 Ohm R6: 470 Ohm R7: 100 KOhm 1% R8: 10 KOhm 1% R9: 22 KOhm R10: 330 KOhm R11: 4,7 KOhm R12: 1 KOhm R13: 4,7 KOhm R14: 4,7 KOhm R15: 470 Ohm R16: 100 KOhm

R17: 4,7 KOhm R18: 4,7 KOhm R19: 4,7 KOhm R20: 4,7 KOhm R21: 1 KOhm R22: 4,7 KOhm R23: 100 KOhm R24: 4,7 KOhm R25: 2,2 KOhm R26: 22 KOhm R27: 4,7 KOhm R28: 100 KOhm C1: 100 nF multicapa C2: 470 µF 35VL elect. C3: 100 nF multicapa C4: 1000 µF 16VL elect.

Ericsson no lo hemos visto nunca. Por si acaso, se ha incluido esta precaución que permitiría el desbloqueo si algún día llegara a producirse. Para detectar si el 8

C5: 100 nF multicapa C6: 1000 µF 16VL elect. C7: 1 µF 100VL elect. C8: 100 nF multicapa C9: 100 nF multicapa C10: 1 µF 100VL elect. C11: 10 pF cerámico C12: 10 pF cerámico C13: 100 nF multicapa C14: 1 µF 100VL elett. C15: 220 nF 63VL poliéster C16: 3,3 nF 100VL poliéster D1: 1N4007 D6: BAT85

módulo se ha "congelado", el microcontrolador lo "explora" por la patilla 33 y lanza el "reset" cuando es necesario. La señal del micrófono accede a los terminales

Varios: - regleta 2 polos - zócalo 4 + 4 (2 ud.) - zócalo 14 + 14 - conector SIM tipo libro - conetor 60 polos SMD - cable conexión antena GSM - distanciador 2MA 5 mm (4 ud.) - tornillo 2 MA 10 mm (4 ud.) - tuerca 2 MA (4 ud.) - disipador ML26 (2 ud.) - tornillo 3 MA 10 mm (2 ud.) - tuerca 3 MA (2 ud.) - contenedor plástico Teko Coffer 2 - panel serigrafiado - antena GSM plana - circuito impreso.

59 y 60 del GM47: la red de entrada adapta el nivel de señal de la cápsula al que utiliza el módulo. La tarjeta SIM "cuelga" de las patillas 15 a 19. La puerta serie núm. 3 del > n.02 - In Electronics

módulo (RD3/TD3, patillas 43 y 44) queda unida a las líneas RC4 y RC5 del microcontrolador a través del sencillo convertidor de nivel organizado alrededor de T1 y D6: esta interfaz es necesaria porque el microcontrolador trabaja con niveles de tensión de I/O de 0 a 5 voltios y el módulo GSM lo hace entre 0 y 3,6 V. Esta línea serie, de momento, queda inutilizada y se ha reserva para posibles futuras aplicaciones. La salida IO1 (patilla 21) se utiliza para indicar al microcontrolador (RB4, patilla 25) que está entrando una llamada; el comando inverso ("responder llamada") pasa del terminal RB5 (patilla 26) del micro al IO2 (patilla 22) del GM47. Para el intercambio de los datos de posición y de los comandos AT se utiliza la primera interfaz serie del módulo GM47 que se encamina a los terminales TD (patilla 41) y RD (patilla 42). También aquí debe adaptarse el nivel de tensión antes de T2 y D7. La patilla 34 del módulo entrega la tensión de 3 voltios utilizada por estos adaptadores. El terminal 33 (led) del GM47 señala con una secuencia determinada que el módulo está normalmente "en red" y que funciona correctamente. Esta información se aprovecha en el circuito de reset si conviene apagar momentáneamente el módulo en caso de anomalías. En el circuito se encuentra también un led bicolor controlado por las puertas RB6 y RB7 del microcontrolador: informa del estado del dispositivo y permite verificar que todo funciona de la forma prevista. Al encender el circuto, el led genera tres destellos de color verde y, mientras verifica el celular, emite un relámpago rojo para luego encenderse en verde. Si se detecta alguna irregularidad del funcionamiento, el led queda encendido permanentemente en rojo. Durante el funcionamiento normal, parpadea en verde mientras; mientras existe conexión con In Electronics - n. 02

IMagen DE las pistas DEl lado DE soldaduras DEL circuito impreso

la estación base se mantiene en verde con breves destellos en rojo. Al llegar una llamada (datos o voz) el color del led pasa de verde a naranja. Al activarse el sensor de

movimiento, emite flashes rojos. intercalando de vez en cuando un impulso verde (que corresponde a la memorización de un dato). El banco de memoria está formado por > 9

pistas del lado de componentes del circuito impreso

cuatro integrados 24LC256 y está controlado por una línea I2C-Bus conectada a las puertas RA2 y RA3 del microcontrolador. Este conjunto permite memorizar hasta un máximo de 8.192 puntos. Y puede duplicarse la capacidad utilizando memorias integradas del tipo 24LC512 y modificando ligeramente el firmware de U3. El sensor

de movimiento (o cualquier otro sensor de disparo de alarma) se conecta al terminal 21 (RB0): utiliza una resistencia de pull up interna y está conectado al interrupt del microcontrolador; con esto se evita tener que verificar continuamente el estado de la entrada. A la entrada RC3 (patilla 4) del microcontrolador llegan los datos procedentes del

diminuto receptor GPS, el cual comprende su propia antena activa. Obviamente, la proximidad entre antena y receptor (en la misma cápsula) acorta la distancia entre ambos y, por tanto, en la práctica elimina las pérdidas debidas al cable, mejorando la sensibilidad. Como consecuencia, el cable de salida transporta exclusivamente los datos relativos a la posición del vehículo, ya elaborados. La velocidad de transferencia de los datos de este receptor es de 4.800 baud, a la que, obviamente, debe ajustarse la velocidad de la puerta del micro. Gracias a su salida RB2 (patilla 23) el microcontrolador está en condiciones de cortar la alimentación y apagar el GPS. Esta opción tiene gran importancia a los efectos del ahorro energético; efectivamente, en ausencia de conexión GSM el consumo del equipo es de unos 110 mA, de los cuales unos 90 pertenecen al receptor GPS. Así, si se apaga éste cuando el vehículo está detenido por un cierto periodo de tiempo (elegible), se obtiene una >

La estación portátil que recibe los datos transmitidos por la remota está compuesta por un PC palmar con cartografía vectorial y un teléfono celular corriente con cable serie.

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CÓmo programar la escucha ambiental ... Todas las funciones de la escucha ambiental pueden ajustarse a distancia mediante mensajes cortos (SMS) desde cualquier teléfono celular: pueden habilitarse números de teléfono, eliminarse teléfonos habilitados o borrar toda la memoria y, cómo no, regular el volumen de escucha. Para la gestión de números habilitados, la sintaxis general del SMS a enviar es la siguiente: *# donde identifica la orden, es una flag que indica si se desea recibir un SMS de confirmación (0 = no respuesta y 1 = enviar respuesta); representa el número a añadir o eliminar de la lista y debe consignarse completo, incluyendo el prefijo de país (la orden de borrar toda la memoria no prevé el prefijo); finalmente, es el código de seguridad que corresponde a las cifras 10 a 14 del código IMEI del módulo GM47 incorporado a la unidad remota (en este caso se trata del 39020, señalado en amarillo en la imagen adjunta). Por ejemplo: el SMS necesario para borrar toda la memoria, con mensaje de confirmación, sería: #Z1*39020# Para habilitar para la escucha el número 6201234567, con mensaje de confirmación, la orden sería: #A1+346201234567*39020# Para borrar de la lista este mismo número, con mensaje de confirmación, habría que teclear: #C1+346201234567*39020# También pueden añadirse números de red fija; por ejemplo: el 9327654321 se habilitaría con la orden (sin SMS de confirmación): #A0+34937654321*39020# Para regular el volumen del sonido, el texto a enviar debe respetar el formato siguiente: #Vr#l*ppppp# donde r es el flag de confirmación, l indica el nivel del volumen de escucha (valor comprendido entre 0, mínimo, y 5, máximo) y ppppp representa la password de seguridad. Por ejemplo: el comando #V1#5*39020# fija el volumen al nivel máximo y solicita un SMS de confirmación. Los mensajes de confirmación a los diferentes comandos se envían en forma de SMS al celular que ha enviado la orden. Su formato general es: - el número ha sido habilitado - el número ya estaba habilitado - ¡Atención! Memoria llena - el número ha sido deshabilitado - ejecutado el borrado total - volumen regulado al nivel núm.

importante reducción del consumo total. La complejidad del firmware implementado en el microcontrolador y en el GM47 no aconseja presentar aquí los listados; incluimos, sin embargo, el protocolo de comunicaciones completo con el cual el lector avisado y experimentado podrá realizar el software de conexión y gestión a implementar en el PC de la estación base. También se presenta una sección del programa In Electronics - n. 02

utilizado por el GM47, justamente el que se refiere a la gestión de la sensibilidad del micrófono; esta sección aclara cómo se regula enviando SMS desde cualquier teléfono celular. El software extrapola el dato contenido en el SMS (una cifra comprendida entre 0 y 5, los seis niveles de sensibilidad) y crea una línea AT de ajuste que se envía al módulo con la función enviacomandoat, la cual informa del estado final de la operación. La

línea AT*E2EAMS=1,x permite modificar la ganancia de la segunda etapa de amplificaciópn microfónica desde -2,5 dB (nivel 1 ) a +7,5 dB (nivel 5). La línea de comando AT*E2EAMS=4,0 deshabilita la entrada de audio mientras que la AT*E2EAMS= 4,2 fija una ganancia de 34 dB para la primera etapa amplificadora. Para memorizar los ajustes de audio en la memoria no volátil de la sección de audio del GM47 debe enviarse la final la > 11

Protocolo de comunicaci Ó n Durante la conexión entre la estación base y la unidad remota pueden modificarse las funciones del localizador enviando las órdenes listadas en esta sección. A partir de esta información, el lector podrá diseñar un software de conexión personalizado en Visual Basic o Delphi. Las órdenes permanecen activas incluso durante la conexión en tiempo real, es decir, mientras la unidad remota transmite continuamente datos de la posición en norma NMEA. Cada diez líneas transmitidas, la unidad remota envía un carácter de petición de comando (F?): si no recibe respuesta continúa con otro nuevo grupo de diez líneas; pero si recibe un comando ejecuta previamente la operación que se le ha ordenado. A continuación relacionamos la lista completa de órdenes y preguntas de orden que pueden intercambiar la unidad remota y la base. C?

Solicitud de password Se efectúa por la unidad remota al inicio de cada conexión. A esta pregunta la unidad de control debe responder con la siguiente línea: */123456, siendo 123456 las seis cifras de password de la unidad remota.

F?

Solicitud de orden de función Pregunta que la unidad remota realiza a la base, a la cual ésta debe adjuntar una de las líneas que prevé el protocolo de comunicación para generar la función que se desea activar o desactivar.

*/0

Activar el envío de datos NMEA en tiempo real

*/1

Desactiva el envío de datos NMEA en tiempo real

*/2

Cancelar la memoria de datos Esta orden borra todos los datos grabados en la memoria de la unidad remota.

*/3

Pregunta de capacidad de memoria La unidad remota responde informando del número de puntos memorizados en la propia unidad.

*/4

Pregunta de intervalo de "polling" Tiempo (en segundos) que transcurre entre la memorización de un dato y del siguiente.

*/5

Elección del tiempo de "polling" A esta orden la unidad remota propone que se elija un nuevo tiempo de "polling"; deben enviarse tres cifras (de 000 a 999) que definen el nuevo intervalo en segundos.

*/6

Verificación de Password Muestra la password de la unidad remota.

*/7

Modificar Password Abre la posibilidad de cambiar la password. A la propuesta de modificación procedente de la unidad remota debe responderse con las seis cifras de la nueva password.

*/8

Descarga de datos memorizados (download) Tras dos segundos de la recepción de esta orden, la unidad remota comienza a transmitir los datos presentes en memoria, aunque sin borrarlos (para ello debe utilizarse la orden */2).

*/G

Consulta de tiempo de espera para apagar el GPS por inactividad Permite verificar el ajuste de este parámetro (extpresado en minutos).

*/H

Elección del tiempo de espera para apagar el GPS por inactividad A estra orden, la unidad remota responde pidiendo un valor comprendido entre 00 y 60 minutos, que es el tiempo de apagado del GPS tras la desactivación del sensor de movimiento (99 = GPS siempre encendido). Con el GPS apagado no se memoriza ningún dato de posición.

*/I

Consulta de tiempo de grabación tras activación por el sensor de movimiento Permite verificar el ajuste de este parámetro (expresado en minutos).

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*/L

Elección del tiempo de grabación tras activación por el sensor de movimiento A esta orden, la unidad remota responde pidiendo el valor del tiempo de grabación desde la activación por el sensor de movimiento (entre 02 y 60 minutos; 00 significa que el sistema graba de forma permanente y, por tanto, que el GPS no se apaga nunca). Conviene subrayar el significado de las funciones */L y */H: la primera indica el tiempo que debe continuar activa la salida del detector de movimiento tras el último impulso generado por el sensor y la segunda indica el tiempo que debe transcurrir desde este último instante para que se apague el GPS.

*/M

Consulta sobra la tensión de alimentación (de la batería) Permite controlar el valor de la tensión que alimenta el dispositivo, que equivale a la tensión real de la batería del vehículo (en milivoltios).

*/O

Ajustar el umbral de alarma referente a la tensión Permite establecer el valor de tensión que dispara el envío de un mensaje de alarma. La unidad remota propone tres cifras para indicar un valor expresado en décimas de voltio. Por ejemplo: 9,5 V = 095; 11,0 voltios = 110. La alarma de tensión se activa cuando la tensión de la bataería desciende algunos segundos por debajo del umbral elegido. Las caídas de corta duración (por ejemplo, al arrancar el motor) no se toman en consideración.

*/S

Consulta del umbral de alarma referente a la tensión Permite verificar el valor de este parámetro (dato en milivoltios).

*/P

Activación/desactivación de la alarma de tensión Permite cancelar el envío de un SMS de aviso. A la subsiguiente demanda de la unidad remota debe responderse con un 0 si no se desea mensaje de alarma o con un 1 en caso contrario.

*/R

Activación/desactivación de la alarma de movimento Permite cancelar el envío del SMS de aviso de entrada en función del sensor de movimiento. A la subsiguiente demanda de la unidad remota debe responderse con un 0 si no se desea mensaje de alarma o con un 1 en caso contrario.

*/N

Elección del número donde enviar el SMS de alarma Orden para memorizar en la unidad remota el número telefónico donde avisar en caso de alarma de tensión o de movimiento (si estas opciones están activas). El número debe escribirse en el formato internacional (ej: +346272440172*) seguido por un asterisco. Para sustituir el número memorizado basta con cursar la misma orden indicando el nuevo número.

*/U

Consulta del número memorizado donde enviar los SMS de alarma Permite conocer qué número telefónico está memorizado en la unidad remota.

*/Q

Elección del tiempo de inhibición para enviar los SMS de alarma de movimiento Permite decidir cuánto tiempo debe inhibirse el envío del SMS una vez se ha enviado el primer mensaje de alarma. Evita recibir un SMS cada vez que el sensor entra en funcionamiento. La unidad remota solicita tres cifras (de 000 a 480) que indican los minutos de inhibición.

*/T

Consulta del tiempo de inhibición para enviar los SMS de alarma de movimiento Permite verificar el ajuste de este parámetro, expresado en minutos.

*/A

Línea de verificación Si todo funciona correctamente, la unidad remota responde OK.

*/F

Fin de comunicación Tras la recepción de esta orden, la unidad remota corta la conexión GSM.

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U SO

DE UN

p C P A L M A R COMO U N I D A D B A S E P O R T áT I L

Para visualizar en un PDA (Personal Digital Assistant, nombre genérico que designa un PC palmar) la posición del vehículo remoto se necesita tener instalado un software de localización provisto de los mapas necesarios; también se precisa que el palmar esté conectado a un módem GSM que pueda establecer la

conexión GSM con la unidad remota. Así, los datos recibidos por el módem se envían a la puerta serie del PDA para ser interpretados por el software. Aparentemente, muy sencillo. Pero en la práctica el proceso resulta más complicado: por algo será que este tipo de sistemas no existe en el mercado, siendo aparentemente muy deseado por las fuerzas del orden y los investigadores privados. Antes de entrar en la descripción del sistema, conviene plantear algunas consideraciones de tipo general. Como es conocido, hace más de un año que existen en el comercio dispositivos que integran un PDA y un celular. Por ejemplo: el Qteck 2020 distribuido por Vodafone. Estos sistemas, denominados XDA, deberían ser la solución ideal para esta aplicación. Otra posibilidad son los llamados "Jacket GSM", que se montan sobre el dorso del PDA para constituir un XDA algo voluminoso. A la hora del diseño hemos descartado ambas soluciones debido a su elevado coste y la dificultad para "hacer ver" el GSM al software de localización instalado en el palmar. El coste de un XDA o de un PDA con Jacket GSM es del orden de 1.000 euros (software aparte), mientras que la soluclón aquí descrita viene a salir por la mitad, o aún menos si se pueden encontrar los componentes principales en el mercado de segunda mano. Para dar forma a nuestra propuesta hemos elegido un PDA Compaq iPAQ 3950 con salida provista del tipo de cable serie habitual en los ordenadores personales. En este PAD se ha cargado un excelente software localizador/navegador específico para palmares, el Tom Tom Navigator, que comprende los mapas de la península ibérica. El espacio que ocupa es de unos 160 Mb, lo que hace preferible cargar solamente las regines que interesa, a razón de mapas de 16 ó 32 Mbits. Al PDA se ha conectado un celular normal, un Siemens S45, provisto también de cable serie. Para interconectar ambos elementos se ha utilizado un adaptador DB9/DB9 macho en ambos extremos (tanto el cable serie del PDA como el del S45 terminan en conector DB9 hembra). En este adaptador se cruzan (lógicamente) los terminales TX y TX, con el terminal 2 del primer conector al 3 del segundo y el 2 de éste al 3 de aquél. Los contactos de masa (patilla 5) se conectan entre sí. Para llamar a la unidad remota se precisa, ante todo, configurar el palmar y crear una nueva conexión con el procedimiento siguiente (el software del PDA elegido está en inglés) - en el menú START seleccionar la opción SETTING; - de los tres menús disponibles (Personal, System, Connections), seleccionar CONNECTIONS; - de los iconos visualizados elegir CONNECTIONS; - la pantalla brinda tres posibles tipos de conexión: seleccionar la seguna y elegir la opción NEW del menú desplegable; - se pide un nombre para la conexión: insertar el nombre deseado con el teclado y seleccionar la opción MODEM; - clicar sobre el texto NEW; - definir un nombre para la modalidad de conexión (no puede ser igual al elegido antes para la conexión) y, como módem, seleccionar Hayes Compatible on COM1; - en la casilla Baud Rate seleccionar la velocidad de comunicación del celular (19.200 o 9.600 según el aparato utilizado). Los celulares más modernos disponen de la función Baud Rate, en cuyo caso ese ajuste no tiene importancia:Para visualizar en un PDA (Personal Digital Assistant, nombre genérico que designa un PC palmar) la posición del - de las Connection Preferences, seleccionar:

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Data Bits = 8, Parity = none, Stop Bits = 1, Flow Control = none; - en los ajustes del terminale seleccionar Enter Dialing Commands Manually; - clicar el OK de arriba, a la derecha, y clicar sobre Next; - deseleccionar las dos opciones visualizadas en esta página: Cancel Call if not Connected within120 seconds y Wait for Dial Tone before Dialing; - clicar sobre Finish: aparecerá la página de las conexiones disponibles. El número telefónico no se muestra (sólo aparece +0), ya que se ha seleccionado la modalidad de llamada manual. - elegir OK arriba, a la derecha. Aquí termina la fase de configuración de los parámetros de la conexión; ahora veremos cómo realizar en la práctica la conexión con la unidad remota: - en la página de las conexiones seleccionar la que acabamos de crear y clicar sobre Connect; - aparece la página Network Log On y se pregunta el nombre del usuario, la password y el dominio: dejar vacíos estos campos y clicar OK. - aparece un aviso de "conexión en curso": cerrarlo clicando sobre END; aparecerá una especie de terminal con la pantalla en la parte superior y en la inferior un teclado con el que dar al celular los comandos AT necesarios; - escribir en mayúsculas AT y pulsar "Enter"; el celular responderá "OK"; - para realizar la llamada con el teclado virtual escribir ATD seguido del número de teléfono de la unidad remota (p.ej., ATD3355760988) y pulsar "Enter"; - esperar que el celular establezca conexión con la unidad remota (aparecerá el rótulo CONNECT 9600/RPL); normalmente el tiempo de conexión es de unos 20 ó 30 segundos; - el localizador exigirá la password (C?): deberá teclearse */ seguido de las 6 cifras del código (recuérdese que es 123456 por defecto). - el sistema (si la password es correcta) pedirá insertar una función (F?): para entrar en conexión directa teclear */1. Los datos del GPS empezarán a llegar desde este momento y podremos salir del terminal y abrir el software Tom Tom Navigator (la comunicación no se corta). Entrar en las configuraciones de este navegador y seleccionar la puerta SERIAL CABLE ON COM1 y elegir el GPS NMEA0183V2 19200 (la velocidad debe sere del mismo orden que la de comunicación del celular). La conexión es un poco pesadita, pero el proceso se "suaviza" con un poco de práctica. En vista de esta pequeña dificultad, en un próximo artículo publicaremos un sencillo software específico para Pocket PC que simplificará enormemente este proceso.

instrucción AT*E2EAMS=255, mientras que con la instrucción AT&W el perfil queda memorizado de forma permanente. El Manual del GM47 contiene más información sobre la regulación de la sensibilidad de entrada. Y pasemos a la realización práctica del circuito. In Electronics - n. 02

Para el prototipo se ha diseñado una placa de circuito impreso a dos caras con taladros metalizados de dimensiones francamente reducidas que puede consituirse en un serio obstáculo para el lector que opte por no adquirir el kit. Todos los componentes van soldados en la

misma cara, excepto la puerta SIM. El único componente de montaje un poco delicado es el conector de 60 polos donde se inserta el módulo GSM, que se atornilla a la placa con dos tornillos con separador. En el kit se incluyen zócalos para los integrados, aunque es preferible > 15

Más allá del GPS: el Location Based Service Leído en un gran diario europeo en Octubre 2003: "Esposos y esposas infieles, empleados habituados a los cafetitos en horas de trabajo, tener cuidado con lo que hacéis ... ". Así se iniciaba un largo artículo que informaba al gran público de la existencia de un nuevo sistema de localización a través del celular llamada LSB (Location Based Service). Esta tecnología, y sus servicios asociados, están apuntando una rápida expansión y, a decir de los expertos, experimentará un auténtico boom en los próximos años, si los límites de la privacidad personal no lo impiden. Pero, ¿puede conocerse la posición de un teléfono GSM sin ayuda de un localizador GPS? Sí. Todos los teléfonos móviles están conectados por radio con la célula más cercana de las que conforman la red GSM. Conociendo en cada momento a qué célula está conectado, la distancia entre el teléfono y la antena de la célula (calculada a partir del tiempo empleado en en recorrido teléfonocélula) y la orientación desde la que la señal de radio alcanza la antena de la célula, un algoritmo adecuado puede delimitar la zona en la que se encuentra el móvil (fig. 1). Bueno, la precisión no es extrema, pero permite situar el teléfono en el barrio de Santa Cruz o en los alrededores de El Grove. Esta técnica, conocida como Cell-ID&Timing Advance, se ha mejorado mucho con el método Enhance Observer Time Difference, que mide la distancia relativa entre el móvil y por lo menos tres células. Esto es posible porque la señal del móvil suele recibirse en más de una célula (fig. 2) y el sistema elige automáticamente la que dispone de mejor señal (que suele ser la más próxima); una simple triangulación da la situación del móvil con un margen de error que, en las difíciles áreas urbanas, puede estar entre 50 y 300 metros. Sguramente esta precisión puede bastar para la mayor parte de aplicaciones: la demostración es que están apareciendo como hongos (sobre todo en el extranjero) empresas de vigilancia telefónica que ofrecen servicios basados en esta tecnología. La intervención de las compañías operadoras se limita a proporcionar la información a estas empresas, que son las que dan el servicio por Internet o el celular a los contratantes. Los abonados, con un simple "click", pueden conocer el horario de Serving Cell ID

d D

Base Station

Fig. 1

Fig. 2

Base Station

Base Station

los cines más cercanos en cada momento, la situación de los aparcamientos del entorno, obtener un plano de la ciudad para establecer un itinerario desde el punto actual, localizar la parada de autobús, metro o taxi más cercana, etc. Para tener un atisbo de lo que puede ser este tipo de servicios pueden consultarse algunas webs británicas como www.m-spatial.com, www.fleetonline.net, www.verilocation.com, etc.; en el Reino Unido estos servicios están popularizándose muy rápidamente porque las tarifas que se aplican son bastante económicas. Pero en cualquier país, hoy en día la única limitación a su desarrollo está relacionada con la privacidad: el propietario del celular debe autorizar expresamente su localización y el contratante del servicio debe ser el único en poder acceder al mismo. Dos condiciones claramente difíciles de satisfacer. Obviamente, en el caso de abonos prepagados, móviles de empresa, teléfonos regalados al cónyuge o a los hijos, etc., no siempre el usuario de un teléfono con el servicio LSB activo está debidamente informado de ello. Puede que sea por este motivo que en España es difícil encontrar compañías que ofrezcan este servicio, que las hay, pero con la discreción del caso. Los sistemas que se está aplicando en Europa se basan en la técnica Cell-ID & Timing Advance y visualizan en un mapa bastante detallado un círculo sombreado en cuyo interior seguramente puede encontrarse el teléfono buscado. Por ahora, no sabemos cómo han resuelto el problema de la privacidad legal. Pero si, por ejemplo, una empresa contrata varios teléfonos con LSB para sus comerciales y el empresario regala dos aparatos a su mujer y su hija, ¿cómo pueden éstas defenderse de las posibles inquietudes "espiantes" de su marido/padre? Eso sí, en caso de robo del móvil,

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rá fácil "trincar" al caco. La técnica utilizada actualmente podrá mejorarse en breve a base de incorporar el método Enhance Observer Time Difference que, seguramente, obligará a sustituir todas las tarjetas SIM por los nuevos modelos de 128 k. En cualquier caso, conviene recordar que el sistema GSM permite localizar la ubicación del celular que llama a números nacionales de emergencia (012, 112, 061, etc.), como exige la reglamentación europea de 24 de Julio de 2003 que obliga a las operadoras a localizar al llamante y a entregar esta información a los centros de emergencia. Un informe publicado recientemente precisa que el 60 % de avisos realizados desde teléfonos móviles en demanda de ayuda a los servicios de emergencia no permite la localización precisa del teléfono llamante. En ciertos casos, obviamente los más graves, esta limitación puede retardar la prestación de socorro evitando, según estima la Comisión Europea, que puedan salvarse 5.000 vidas al año y ahorrarse más de 5 millardos de euros en atención médica y otros costes sociales. Todas estas consideraciones provocan una inquietante pregunta: los nuevos sistemas de localización GSM ¿llegarán a suplantar al clásico procedimiento GPS? La respuesta no es fácil ni inmediata. Voces autorizadas anticipan que probablemente los dos sistemas se integrarán, dotando cada teléfono móvil de un receptor GPS para mejorar la precisión de la red GSM en zonas de poca cobertura mientras que en aquellas áreas donde el GPS aumenta su error (zona urbana y locales cerrados) se aprovecharían los datos de la red GSM. En el Artículo del Mes que publicaremos en Julio próximo presentaremos la estación base conectable a un PC de sobremesa y el programa Futuratech para la conexión y el control remoto del sistema, desarrollado a medida. El conjunto se completa con el programa de gestión cartográfica Fugawi 3.0 y los mapas oportunos.

soldarlos directamente en la placa para que soporten mejor las solicitaciones mecánicas a que sin duda quedará sometido. Los dos reguladores de tensión van provistos de disipadores térmicos que evitarán sobrecalentamientos si finalmente el circuito se monta en un lugar con poca ventilación. Las dimensiones de la placa se adaptan a la caja Teko Coffer2. En un extremo de la caja, un taladro permite emerger los cables de alimentación y, en el In Electronics - n. 02

opuesto, se fija la toma FME para la antena GSM, y un corto coaxial con conector MMCX a 90º la lleva al módulo GM47. Junto al conector FME se han previsto dos taladros para los cables del micrófono y el GPS. Como se sueldan directamente a la placa, deben cortarse los cables y eliminar el conector. El cablecillo rojo se soldará al terminal positivo, el verde a la entrada de datos (resistor R26) y la malla y el cablecillo negro irán a masa. El

cablecillo blanco (entrada de datos GPS) no se conecta, por lo que deberá quedar debidamente aislado. En el primer encendido, el receptor GPS necesita unos 30 ó 40 minutos para calcular las coordenadas. Tras esta "iniciación" el tiempo de encendido es realmente corto, del orden de unas decenas de segundo. Además de montar pasacables de goma, es aconsejable sellar la caja con silicona para 17

dar al conjunto una buena protección contra el polvo y la humedad. Por supuesto, antes de cerrar hay que colocar en su alojamiento la tarjeta SIM, que debe estar habilitada para transferencia de datos, además de voz. Cada compañía operadora tiene sus propias soluciones, incluso en prepagados, así que es aconsejable tantear el mercado antes de comprar la tarjeta o el abono. Ya sólo queda tratar del protocolo de comunicaciones y los modos de control de la sección de escucha ambiental. En los recuadros adjuntos se han reunido todas las funciones de control disponibles, que pueden enviarse manualmente y reciben respuesta en tiempo real, con programas tipo Hyper Terminal, aunque seguramente resulta más práctico operar con programas diseñados a propósito en Visual Basic o Delphi. Y la escucha ambiental es posible desde cualquier teléfono autorizado. La programación (habilitar números, eliminarlos, modificarlos) puede hacerse a distancia con sencillos mensajes SMS, igual que la regulación de la sensibilidad microfónica. El mes que viene presentaremos un programa que hemos desarrollado a medida para esta aplicación, así como una estación base del sistema que utiliza un PC de sobremesa, un módem y un software de gestión Disponibilidad del

cartográfica con los mapas correspondientes. (Fugawi3). La versión móvil de la estación base que se describe este mes prevé el uso de un teléfono celular y un PC palmar provisto del software de localización Tom Tom Navigator 2. Por lo que sabemos, esta configuración es una novedad absoluta a nivel mundial. Pero no podría existir sin el paquete Tom Tom Navigator que, entre otras aplicaciones, resulta adecuado como navegador para automóvil: basta conectar al palmar un receptor GPS e instalar el conjunto resultante a bordo del automóvil. Este programa, comparado con otros más económicos como Citymaps o Routeplanner, presenta niveles muy superiores en lo que respecta a soporte vocal en castella-

no y de recálculo automático de la ruta. Se instala con suma facilidad y sólo ocupa 5 Mb del palmar y precisa de 5 Mb de RAM para funcionar adecuadamente. Los mapas pueden instalarse de diferentes formas, según las exigencias, con la finalidad de optimizar la memoria disponible. La cartografía completa de la península ibérica ocupa unos 120 Mb; si la memoria del palmar resulta insuficiente puede cargarse en bloques de 16 ó 32 Mb. El manejo del programa es sencillo y muy intuitivo: los mapas, de origen TeleAtlas, llegan en ciertos casos al detalle de ¡el número de las fincas en la calle! En resumen, este es un programa excepcional a un precio francamente asequible (toda Europa, unos 200 euros).

MATERIAL

La unidad remota de localización GPS/GSM con escucha ambiental está disponible en kit para montar (Cód. 521K) al precio de Eur 480,00. El kit comprende el microcontrolador y el módulo GSM debidamente programados, la antena plana GSM, el receptor GPS910 con antena incorporada, el micrófono preamplificado y todos los componentes, así como el software de conexión Futuratech, a instalar en la unidad base. Pueden adquirirse por separado el microcontrolador programado (Cód. MF521A, a Eur 28,00), el módulo Sony Ericsson programado (MF521B, a Eur 195,00), la antena (Cód. ANTGSMPBF, a Eur 34,00) y el receptor GPS (Cód. GPS910, a Eur 183,00). El software para gestión cartográfica Fugawi 3,0 puede adquirirse a Eur 175,00 (sin mapas) y el software Tom Tom Navigator, en castellano, con mapas vectoriales de España, sale a Eur 190,00. Todos los precios incluyen el IVA. Este kit puede adquirirse en: IberFutura, S.L. Passatge Gomis, 5, 08023 Barcelona, mediante el formato de pedido que aparece en la web www.iberfutura.es, o a través del teléfono 934 887 971 o el fax 934 187 075.

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