Système de navigation gps embarqué

Navigation GPS tout-terrain

Réaliser une solution de navigation GPS tout-terrain performante et économique

Je souhaite dans cet article vous faire découvrir une solution de navigation GPS tout-terrain que j’ai utilisée lors de voyages dans le désert en Libye et en Tunisie.

Gps MLR SP 24
Gps MLR SP 24

Avant toute chose, il est important de rappeler que ce type d’équipement, même s’il offre un grand confort pour visualiser le terrain et faciliter les déplacements en zone désertique, ne doit JAMAIS amener à négliger les règles de sécurité de base à respecter dans ce genre de voyage, à savoir :

  • Ne jamais partir seul
  • Disposer de réserves suffisantes : eau et carburant
  • Avoir cartes et boussole en cas de panne GPS ou informatique
  • Partir avec un moyen de communication

Le principe consiste à associer un GPS à un ordinateur et un logiciel de navigation, en l’occurrence ici Ozi Explorer. Cette installation permet de visualiser en temps réel sa position et ses déplacements (principe de la navigation en « moving map ») sur un fond de carte ( topographique, image satellite ou autre). Dans le cas des images satellite, la précision est absolument bluffante et permet complètement d’anticiper sur le relief que l’on va rencontrer.

Voici une photo de l’installation montée dans un Mitsubishi Pajero, le fond de carte visible est une image satellite de l’erg de Murzuq en Libye.

Système de navigation gps tout-terrain embarqué
Système de navigation gps embarqué

Détail du matériel utilisé :

  • Ordinateur Compaq Evo N410 sous Windows XP / 250 Go DD / 512 Mo Ram
  • GPS MLR SP 24 avec antenne extérieure magnétique
  • Logiciel Ozi Explorer
  • Périphérique de pointage : une souris bague USB
  • Une alimentation sur prise allume-cigare pour le PC

Le PC embarqué :

Le pc compaq a été acheté d’occasion sur ebay et le gps MLR SP24 est un modèle assez ancien qui n’est plus commercialisé neuf mais qui reste un excellent choix sur le marché de l’occasion (Peu gourmand en énergie et acquisition rapide des satellites), l’alimentation du PC et la souris bague peuvent se trouver sur Internet dans des boutiques spécialisées en électronique et informatique nomade.
A ce niveau là, il existe un vaste choix de matériel qui peut convenir pour ce type d’installation (Utiliser par exemple un PC durci beaucoup plus résistant, ou un écran déporté avec une unité centrale installé dans l’habitacle) . Tout dépend de votre budget, de la place disponible dans le véhicule…

Alimentation électrique :

Le PC et le GPS sont tous deux alimentés via des prises allume-cigare et restent également alimentés par leurs batteries internes lorsque le contact du véhicule est coupé.

Alimentation PC portable sur prise allume-cigare
Alimentation PC portable sur prise allume-cigare

Une évolution à envisager serait de disposer sur le toit du véhicule un panneau solaire qui prendrait en charge l’alimentation de ces équipements.

Ozi Explorer :

Ce logiciel de navigation permet entre autres de visualiser en temps réel sa position sur la carte affichée à l’écran, il est par exemple possible d’avoir plusieurs dossiers dans lesquels sont stockés chaque type de carte (découpées en secteurs, Ozi étant capable de passer tout seul à la carte suivante) et selon la nature du terrain, d’afficher plutôt les cartes topographiques que les images satellite, ou un tracé routier plus général.

Il permet également de saisir les waypoints, préparer sa route et une fois le tracé finalisé, il est aussi possible de l’envoyer vers le GPS. Cette option est particulièrement intéressante en cas de défaillance du PC, on peut alors exploiter les waypoints stockés dans le GPS pour naviguer, même si l’on ne dispose plus de la visualisation sur carte.

Exemples de captures d’écran Ozi Explorer avec différents fonds de carte :

Waypoints et route dans l'erg de Murzuk sur image satellite
Waypoints et route dans l'erg de Murzuk sur image satellite
Waypoint et route dans l'erg de Murzuk sur carte topographique russe
Waypoint et route dans l'erg de Murzuk sur carte topographique russe
Waypoint et route dans l'erg de Murzuk sur fond de carte aéronautique
Waypoint et route dans l'erg de Murzuk sur fond de carte aéronautique

Une option intéressante pour préparer son tracé consiste à le travailler sur Google maps, il suffit ensuite de l’enregistrer au format kml et de l’importer dans Ozi pour récupérer les waypoints et les routes que l’on pourra organiser et exploiter par la suite. Il est bien sûr possible, une fois sur le terrain, d’enregistrer sa trace réelle, que l’on pourra sauvegarder.

Ce logiciel demande tout de même, vu ses possibilités, un certain temps de prise en main, il est donc conseillé de ne pas le découvrir sur le terrain !

Schéma de branchement :

Schéma général de branchement PC / GPS
Schéma général de branchement PC / GPS
Raccordement du connecteur RS232
Raccordement du connecteur RS232

Connection GPS/PC :

Le câble de connexion « data/alimentation » livré avec le GPS n’est pas câblé, Il convient d’effectuer les raccordements vers une prise allume-cigare pour l’alimentation et vers un câble RS232 pour le transfert de données vers le PC

Voici l’attribution donnée sur le manuel utilisateur et qui fonctionne avec mon appareil :

– Fil rouge : alimentation +
– Fil bleu : alimentation – (Ground -> Pin 5 du connecteur RS232)
– Fil jaune : entrée NMEA (Tx -> Pin 3 du connecteur RS232)
– Fil orange : sortie NMEA (Rx -> Pin 2 du connecteur RS232)
– Fil marron : alimentation antenne extérieure (non utilisé)

Important : Le fil bleu dans le cas d’une alimentation sur prise allume cigare sera donc raccordé au – de la prise allume cigare et au pin 5 du connecteur RS232.

Support GPS :

Il a été réalisé à partir du support d’origine du MLR SP24, lui même monté sur un support d’antenne VHF marine. la fixation dans le véhicule est facilitée par la présence d’une barre de maintien pour le passager.

Support GPS
Support GPS

Support et fixation de l’ordinateur :

L'ordinateur sur sa station d'accueil
L’ordinateur sur sa station d’accueil

L’un des atouts du Compaq Evo pour ce type d’installation est qu’il dispose d’une station d’accueil. L’idée est donc de créer un support pour la station d’accueil qui permettra ensuite de mettre en place et retirer le PC très facilement.

La réalisation du support n’est pas aisée dans le sens où l’espace disponible est très réduit et cette installation ne doit en aucun cas interférer avec les manœuvres liées à la conduite. Pour ce type de réalisation, créer un gabarit en carton aide grandement à réaliser une première ébauche de ce que sera le support final.

Vue d'ensemble du support de l'ordinateur
Vue d’ensemble du support de l’ordinateur

Le bois et l’aluminium pour leur souplesse et leur solidité sont les deux matériaux privilégiés. J’ai tout d’abord fabriqué à l’aide de profilé d’alu et de deux chutes de tasseaux le support de la station d’accueil et ensuite je l’ai ancré à l’aide de plat en aluminium à deux points de fixation hauts et bas dans le véhicule.

Vue de profil du support de l'ordinateur
Vue de profil du support de l’ordinateur

Pour la partie basse, il s’agissait de deux vis parker maintenant l’habillage de la console centrale et en haut de deux vis servant à maintenir le cache de l’inclinomètre et de l’altimètre du Pajero.

L’ancrage est dans tous les cas à adapter au cas par cas de manière à abimer et transformer le moins possible l’intérieur du véhicule. Pour habiller la structure ainsi réalisée, j’ai créé deux flancs en contreplaqué de 5 mm qui viennent donner un aspect moins brut à l’ensemble.

En l’état, ce support reste un prototype, il conviendrait de réaliser une version finale plus aboutie éventuellement en fibre de verre ou de carbone. M’étant depuis séparé du Pajero cela sera peut-être l’objet d’une nouvelle installation dans un autre futur véhicule ?

Sites à consulter :

les sites ci-dessous regorgent d’informations pertinentes pour mener à bien ce type de projet et m’ont bien aidé à finaliser mon installation :

Volcan Waw An Namous - Désert de Libye, 2008
Volcan Waw An Namous – Désert de Libye, 2008

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