Clapotis: Datenvisualisierung für den Aaronia GPS Logger

Die Eigenschaften und die Sensorik machen den Aaronia GPS Logger für allerlei Anwendungen und „Feldversuche“ interessant; von einfachen IMU- und AHRS-Anwendungen bis hin zu Tracking, Mapping und Lokalisierung. Im Rahmen eines Projekts habe ich das hier vorgestellte Java-Programm zur Datenvisualisierung für den GPS Logger entwickelt.

In dem GPS Logger der Aaronia AG sind sehr kompakt neben einem GPS- und Drucksensor auch die typischen MEMS-Sensoren untergebracht. Der GPS Logger wiegt weniger als 100 g und ist mit 10,5 x 4 x 2 cm sehr handlich. Er kommuniziert mit einem FTDI-Chip über USB in NMEA 0183 und kann die Daten vom GPS mit 1 Hz und die der übrigen Sensoren mit über 30 Hz direkt übertragen oder auf eine SD-Karte schreiben. Die Hersteller-Software beinhaltet eine Vielzahl an Funktionen zum Aufzeichnen und Auswerten der Daten (vor allem für GPS).

Sensoren

  • GPS-Sensor (Zeit, geografische Position, Geschwindigkeit, Höhe) – Empfindlichkeit -165 dBm, Genauigkeit 1,8m (CEP95)
  • Barometer (atmosphärischer Druck) – Auflösung 260 bis 1260 hPa, Höhenauflösung bis 20 cm
  • Magnetometer (magnetische Flussdichte) – dreiachsig, Genauigkeit 1 bis 2 °
  • Accelerometer (Beschleunigung) – dreiachsig, Auflösung bis 4 mg
  • Gyroskop (Drehgeschwindigkeit) – dreiachsig, Empfindlichkeit 14 LSB/(°/s)

Datenvisualisierung

Features

  • plattformunabhängig (entwickelt in Java, läuft auf Windows, Mac und Linux)
  • einfache und minimalistische Benutzeroberfläche
  • Datenansicht und -exploration einzelner Sensorachsen
  • Daten-Filterung (Rauschunterdrückung) nachträglich oder in Echtzeit
  • Export per Copy ’n Paste oder in eine Datei für Weiterverarbeitung (z. B. in Tabellenkalkulation)

Todos

  • Dateianzeige und Datei-Dumping (damit SD-Karte stets im Logger verbleiben kann)
  • Anzeige der GPS-Daten als Track mit Wegpunkten und einem Werkzeug zur Peilungs- und Entfernungsbestimmung
  • Übersetzung von magnetischer in die rechtweisende (nordbezogene) Peilung mit dem World Magnetic Model 2015 (WMM2015)
  • Kalibrierungsoption für Accelerometer, Magnetometer und Gyroskop (Offset, Orthogonalität)
  • Sensor-Integration für Lage/Haltung (IMU/AHRS) mit Extended Kalman Filter (EKF)
  • Darstellung der Lage/Orientierung des GPS Loggers im 3D-Raum

Nutzungshinweise

Die Kommunikation mit dem GPS Logger erfolgt über einen FTDI-Treiber. Unter GNU/Linux muss der Zugriff auf den GPS Logger (VID 0x0403, PID 0xE8DB) explizit erlaubt werden. Im Unterordner support des Programmordners von Clapotis befindet sich ein Shell-Skript zur komfortablen Einrichtung des Zugriffs (für Debian-basierte Systeme).

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