Всем привет с новостями проекта «LoRa трекер»!
Это Евгений Шлягин, и я врываюсь к вам с осенними новостями о том, что сейчас происходит с моим любимым проектом LoRa ГЛОНАСС-трекинга объектов, которому я уделяю довольно много своего времени.
Ровно год прошел с момента моей последней новости о проекте LoRa трекера и за прошлый год проект оброс дополнительным “мясом”.
Итого у нас есть:
- обновленный код open-source трекера AGLoRa (добавились новые модули, поддержка ESP32 и всех серий EByte модулей),
- вполне осязаемый и готовый к продажам LoRa ГЛОНАСС-трекер от моих друзей из Иннополиса — “InnoTracker” (если что покупать через нас — НТЦ БИТЛАЙТ, позвоните менеджерам они всё расскажут),
- приложение для работы с трекерами “LORA RADAR” (android/ios, оффлайн векторные карты),
- Wi-Fi/GSM шлюз отправки координат, полученных по LoRa каналу в бэкенд (на любой сервер мониторинга транспорта по протоколам Traccar или Wialon IPS),
- “Another Tracking Client” — моё бесплатное приложение для работы с API серверов Traccar (android/ios)
А теперь поподробнее об этих компонентах, из которых уже можно собрать простую или сложную систему мониторинга местоположения “чего-нибудь” без использования привычных ГЛОНАСС GSM-трекеров (не задействуя сотовых операторов в трекерах).
Это всё части большого проекта по трекингу объектов с передачей координат не через сим-карту, как в привычном мониторинге, а по протоколу LoRa (long range). Это технология, позволяющая на малой мощности (ключевой момент) за счет низкой скорости и особенностей модуляции сигнала передавать его на большие расстояния. В России это можно делать на открытой не лицензируемой частоте от 864 МГц с ограничением по мощности. Более подробно можно почитать тут: https://habr.com/ru/articles/425903/. Нас в данном случае интересует частота 868,7 — 869,2 МГц где разрешена мощность до 100 мВт.
Первый же вопрос — про дальность. Когда мы проводили тесты, на прямой мы были ограничены лишь условиями рельефа. Например, в Мордовии в долине от с.Кочкурово до с.Старые Турдаки рельеф мне позволил получить дальность приема сигнала в 16 км, потом уже началось понижение рельефа и ухудшение сигнала. Наши коллеги из “Иннополиса” устойчиво принимали трекеры на разных берегах Волги на 25 км. В лесу дальность зависит от высоты принимающей антенны и от густоты листвы: где-то и на 500 метрах связь терялась, а где-то спокойно принимало на 6 км. Проблемы с дальностью в принципе решаются установкой дополнительных ретрансляторов с высокой антенной.
Но использование трекеров не ограничивается людьми, которые ходят по лесу — грибниками или туристами. Их можно использовать для трекинга транспорта на закрытой территории, на водоёмах, в пустыне — где угодно. Как оказалось, на планете огромное количество мест, где нет сотовой связи. Среди тех, кто заинтересовался этим проектом, есть охотники, которые беспокоятся за своих собак, рыбаки, спортсмены, парапланеристы, любители внедорожных выездов, фермеры со свободно пасущимися стадами коров, и даже профессор биологии из Аргентинского университета, который занимается изучением популяции диких оленей.
Начнем с новостей по open-source трекеру AGLoRa. Количество звездочек на GitHub у проекта неуклонно растет, у него есть даже группа поклонников. Я пока не успеваю продвинуться там дальше кода, но, к счастью, множество доработок инициирует само комьюнити. Тем не менее, при активной мотивации со стороны сообщества я дописал поддержку ESP32 модулей так что потребность в отдельном модуле BLE отпала. Плюс мы сделали версию на ESP32C3, что дало огромный задел для минимизации устройств. Огромное спасибо энтузиастам, которые предлагают проекту необходимые изменения, заставляют меня их реализовывать, а также делают печатные платы, корпуса и устройства — это очень вдохновляет и мотивирует! Проект давно вышел за рамки нашего небольшого русскоязычного сообщества. Мы даже случайно нашли на каком-то китайском сайте с 3д моделями разработанный готовый корпус для Аглоры (её Arduino версии). Все активные участники перечислены в описании проекта. Я делал проект на модулях EByte, мне они показались более предсказуемыми в работе, сейчас написал конфиги для работы со всеми сериями UART модулей EByte: E220, E32, E22.
Немного другой подход у моих друзей из Иннополиса (Казань), которые сделали свой “ИнноТрекер” на модулях SX1276. Мы познакомились после моей первой статьи на Хабре о проекте AGLoRa, и я немного поучаствовал в разработке их трекера. В отличии от моих прототипов со свисающими проводами на макетных платах, “ИнноТрекер” — уже готовое к серийному производству устройство, тесты которого в реальных условиях мы сейчас завершаем. В свою очередь я сразу закладываю поддержку “ИнноТрекер” в своих приложениях и устройствах.
«ИнноТрекер» оснащен внешними антеннами LoRa и GPS, а также встроенным аккумулятором, поэтому может использоваться как персональный трекер. В режиме маяка одного заряда хватает более чем на двое суток.
Устройство можно перевести в другой режим работы (“Искатель”), в котором оно позволяет подключиться телефоном по BLE и увидеть в приложении “LORA RADAR” трекеры, находящиеся в зоне видимости.
Из важных характеристик хочу отметить то, что трекер может работать как в режиме просто LoRa, так и в режиме LoRaWAN-устройства. Об этом чуть ниже расскажу подробнее.
Сейчас мы объединили усилия, чтобы не дублировать работу: я занимаюсь софтом для трекера и бэкендом, а разработчики из ООО “БУН” будут заниматься аппаратной частью своего трекера и его производством. Так как у меня есть достаточно компетенций, продажи и сложные проекты по интеграции мы организуем на базе моей организации ООО НТЦ “БИТЛАЙТ”.
Возвращаемся к приложениям. Само приложение “LORA RADAR”, это приложение (android/ios), которое я написал для того, чтобы можно было пользоваться трекерами там, где нет приема сотовой связи. Для этого используются векторные источники карт и их кеширование. Достаточно посмотреть заранее карту нужного района на любом уровне масштаба и она потом откроется из кеша телефона. LORA RADAR поддерживает и BLE-протокол AGLoRa и бинарный протокол “ИнноТрекер”. Так как используются платные источники векторных карт, приложение пока устанавливается нашим пользователям и тем кто участвует в тестах оборудования индивидуально по запросу.
Это то, что касается простых применений и связи “трекер-трекер”. Но для многих задач необходимо получать данные для обработки и сохранения на компьютере. И если для небольших локальных целей можно развернуть сеть ретрансляторов и локальный сервер Traccar с картами (как это сделал один из участников нашего комьюнити Павел — https://habr.com/ru/companies/yoomoney/articles/922328/), то для тех вариантов, когда нам нужно сохранять данные на удаленном сервере, есть две опции. Как обычно, первый вариант “дорого и круто”, второй “просто и дешево”.
Во первых можно использовать “ИнноТрекер” в режиме работы LoRaWAN. Если на территории уже есть LORAWAN сеть, то мы можем собирать данные с трекеров, используя частотную сетку RU864 и способ активации ABP. Но для этого, разумеется, нам нужно иметь, как минимум, одну работающую базовую станцию LoRaWAN.
Я построил тестовую интеграцию с использованием LoraWAN сервера ChirpStack и дополнительных скриптов, и в результате мы можем отдавать полученные навигационные пакеты в программы спутникового мониторинга. Но построение рабочей схемы будет зависеть от многих факторов, в том числе, и от количества устройств в сети. В любом случае, у нас сейчас есть устройства, которые позволят реализовать такую схему работы.
Второй вариант — “А можно ли попроще?”. Можно! LoRaWAN-сеть всё-таки имеет смысл, если в ней работает несколько тысяч устройств. Для настройки придется попотеть, но именно тогда включается вся магия технологии! Если же готовой LoRaWAN сети нет и строить её в конкретном случае дорого или нецелесообразно, то можно использовать обычный режим LoRa передатчика и применить специальный LORA-GSM шлюз.
Для создания шлюза, работающего с “InnoTracker”, я использовал модули, основанные на sx1262, LoRa в данном случае используется только на приём пакетов из эфира.
Шлюз ловит пакеты и отправляет их на сервер через GSM или Wi-Fi-соединение.Текущая версия построена на чрезвычайно удачных, на мой взгляд, модулях HELTEC Wireless Stick Lite V3 (https://heltec.org/project/wireless-stick-lite-v2/) с добавленными к ним GSM-модулями и небольшой дополнительной обвязкой. При своей небольшой цене модули дают замечательные возможности для кастомизации итогового устройства, в частности, позволяют легко добавить аккумулятор, если мы не используем внешний GSM-модем.
Я полностью доволен теми модулями, которые у меня есть: тестовые шлюзы сейчас работают неделями без каких-либо проблем. Кроме того, я успел пообщаться с техподдержкой HELTEC, рассказать о своих проектах, и в итоге компания подарила мне для тестов свою LoRaWAN-базу и кучу модулей для моих шлюзов, так что у меня только самые положительные впечатления от этого производителя!
По плану код шлюза когда-нибудь будет включен в основной open-source репозиторий трекера AGLoRa. Но только после того, как я буду в нем абсолютно уверен и наведу окончательный порядок, так что это не ближайшее время. Тем не менее, как готовое устройство шлюз работает вполне надежно, и его можно применять. Доработки остались скорее косметические: доделать удобную страницу конфигурации, отрефакторить код для лучшей читаемости и т.п.
Опыт коммерческого мониторинга транспорта позволяет использовать его для нового проекта и сразу перешагивать многие подводные камни. Например, я сознательно использовал в конструкции именно 2G GSM-модем. С учетом современных реалий, даже в те моменты, когда LTE- интернет отключается по соображениям безопасности сотовыми операторами, устройства 2G продолжают передавать данные.
Низкое потребление позволяет запитывать приемник от обычных пауэрбанков. От пауэрбанка на 10 000 мАч, при средней загруженности эфира, шлюз может проработать порядка 6-7 дней, что дает приятную автономность для их установки в местах без стационарного питания. Шлюз отправляет свою телеметрию на сервер, так что можно отслеживать момент отключения и оперативно заменять питание по факту.
На текущий момент я реализовал поддержку протоколов Traccar (http) и Wialon IPS 1.1 (udp), что позволяет подключиться ко всем широко применяемым системам мониторинга транспорта (Locarus, Fort Monitor, GlonassSoft, и другие).
Для того, чтобы работать со своим бекендом и иметь возможность расширять функционал, я написал еще одно приложение, работающее с API Traccar — “Another Tracking Client”. В базовой версии оно доступно на ios/android и распространяется бесплатно.
https://play.google.com/store/apps/details?id=ru.shlyagin.another_one_tracking_client
https://apps.apple.com/ru/app/another-tracking-client/id6657993181
В результате сейчас на базе НТЦ БИТЛАЙТ мы можем собрать, кастомизировать и продать вам любое специализированное решение на основе этих компонентов. Все кирпичики при необходимости модифицируются и складываются в нужной комбинации: от простой продажи готовых LoRa-трекеров “ИнноТрекер” до построения системы LoRa-мониторинга объектов на закрытой территории и в замкнутом контуре информационной безопасности.
P.S. Маленькая ремарка или “часто задаваемый вопрос”. Мы решаем задачу мониторинга объектов в местах без GSM-связи, и для экономии на GSM-связи в случае большого количества трекеров на ограниченном пространстве. То есть вместо того, чтобы использовать трекеры, в каждом из которых установлена SIM-карта, и платить за все симки, мы используем одну сим-карту на шлюзе. Но мы не можем решить проблему определения координат там, где подавляется или используется поддельный ГЛОНАСС/GPS-сигнал. Для работы наших LoRa и LoRaWAN-трекеров всё еще нужен ГЛОНАСС/GPS. Трекинг с использованием только базовых станций LoRaWAN, к сожалению, работает только в теории или в идеальных условиях типа водоёма, и то с большими погрешностями — мы уточняли.