Comment construire son propre système de navigation GPS mobile ?

Dans cet article, nous nous proposons de vous expliquer comment réaliser, sans trop dépenser, un système complet de navigation GPS mobile, c’est-à-dire utilisable dans votre voiture ou dans votre bateau. Pour ce faire, nous avons rassemblé une carte-mère de PC munie de ses cartes vidéo et audio, une alimentation ATX 12 volts, un disque dur pour ordinateur portable, un système de commande marche/arrêt à distance, un écran LCD, un récepteur GPS GARMIN ou SiRF, une antenne pour GPS, le logiciel de navigation NaviPC et la cartographie NavTECH.


Même si, aujourd’hui, posséder un système de navigation GPS embarqué dans sa voiture n’est plus aussi rare et élitiste qu’il y a quelques années, on ne peut nier toutefois qu’un tel appareil, aussi utile soit-il pour qui voyage en France comme à l’étranger, demeure pour beaucoup d’entre nous un luxe excessivement onéreux.
Disponible, au début, uniquement sur les grosses berlines cossues, un tel accessoire est maintenant en option sur des modèles de moyenne gamme ou même sur des utilitaires.
Certes, le monde change, plutôt rapidement, mais les progrès réalisés dans le domaine des système de navigation GPS n’ont pas encore permis des économies d’échelle suffisantes pour voir sortir des produits à la portée de tous.
Un véritable navigateur GPS de voiture coûte encore de nos jours entre 15 000 et 20 000 F.

Figure 1 : Matériel et logiciel utilisés

Matériel
Alimentation ATX pour voiture (FT375)
Pentium II avec carte vidéo et audio incorporée
Processeur INTEL CELERON 633 MHz
Disque dur 2,5” 10 MB
Moniteur audio/vidéo au standard PAL
Convertisseur VGA/PAL
GPS GARMIN GPS25 avec antenne active ou
GPS SiRF I avec antenne active
Contrôle par radio de l’allumage et de l’extinction du PC (EF.372)
Souris sans fil radio à 3 touches
Clavier sans fil radio

Logiciel
WINDOWS 98 paramétré à 800 x 600 avec grands caractères
NaviPC installé complet avec la cartographie NavTECH




Notre solution
La solution alternative, pour bénéficier d’une telle merveille technologique sans se ruiner, est de se procurer un GPS de poche à afficheurs LCD, bien plus abordable, même s’il est pourvu d’une base de données cartographique locale et mondiale.
Entre les coûteux systèmes de navigation complets, installés en fixe à bord des automobiles, et les petits GPS portables, la différence est tout de même importante : la carte défilante, souvent absente des seconds, n’est pas un problème insurmontable, pas plus que l’absence d’indications vocales sur le parcours à effectuer.
Le vrai “hic” consiste en l’absence de la correction automatique du tracé en cas d’erreur ou de changement de parcours décidé par l’usager.
Les systèmes professionnels s’accommodent d’un éventuel “écart de route” et recalculent, en temps réel, le meilleur parcours à suivre.
Dans le présent article, nous vous proposons de construire un véritable PC, de l’adapter pour pouvoir l’utiliser en voiture et, grâce au logiciel NaviPC, de réaliser un authentique système de navigation GPS. NaviPC permet d’obtenir toutes les fonctions disponibles sur les matériels les plus évolués.
Or, les PC sont de plus en plus puissants au fil des mois sans que, pour autant, les prix ne flambent.
Nous sommes donc en mesure, tout en réalisant une économie substantielle par rapport au matériel tout fait du commerce, de bénéficier d’un système unique en son genre et totalement personnalisé.
Pour réaliser notre navigateur, il sera nécessaire de disposer d’un récepteur GPS série.
Notre choix s’est porté sur la marque GARMIN mais il n’y a aucune objection à le remplacer par le tout nouveau récepteur SiRF présenté dans ce même numéro de votre magazine préféré (EF.378).
Les autres périphériques à connecter à notre PC sont : une souris, un clavier (tous deux sans fil, reliés par radio), un système de mise en route à distance, télécommandé (voir, dans ce même numéro, l’article intitulé “Une commande à distance pour PC doté d’une alimentation ATX” EF.372) et un écran LCD au standard PAL qui, pour être couplé au PC, nécessite une interface VGA/PAL ou une carte vidéo avec sortie téléviseur.

Figure 2 : Photo de l’ensemble du système de navigation GPS que nous avons réalisé pour vous. Nous voyons l’alimentation ATX, le boîtier contenant la carte-mère, le récepteur GPS, le convertisseur VGA/PAL et le récepteur de télécommande de marche/arrêt du PC. Comme accessoires externes nous avons l’écran LCD, l’antenne GPS, la télécommande de marche/arrêt du PC et la souris sans fil radio.



Figure 3 : Le moniteur utilisé pour notre PC de voiture est un écran LCD de 6,4” TFT avec entrée vidéo composite standard 1 Vpp/75 Ω. Il offre une résolution de 960 x 234 pixels et une entrée audio standard 0,5 à 1 V avec enceintes 1 W sous 8 Ω.

La réalisation
Voyons maintenant comment réaliser notr e PC.
Le premier problème consiste à convertir les 12 Vcc fournis par la batterie du véhicule en diverses tensions réclamées par l’ordinateur.
Notre précédente réalisation (ELM 26, page 30 et suivantes, “Une alimentation ATX pour PC” EF.375) va trouver ici une fructueuse application : une alimentation ATX pour PC à partir d’une batterie de voiture.
C’est exactement ce qu’il nous faut !
Notre prototype, dûment assemblé, est un PC alimenté grâce à la réalisation susnommé.
Il utilise une carte-mère ATX pour processeur en socket 370 : PENTIUM III ou CELERON PGA.
Une alternative tout à fait valable consiste à utiliser une carte-mère en socket A avec processeur ATHLON.
Le microprocesseur que nous avons utilisé, nous, est un CELERON à 633 MHz.
Ce qui est important à signaler, c’est la nécessité de disposer d’une carte-mère intégrant une carte vidéo et une carte audio, afin de ne pas être obligé d’ajouter des modules externes, avec les problèmes de vibrations que cela pourrait entraîner.
L’idéal serait que la carte VGA intégrée ait en plus une sortie vidéo PAL, de manière à pouvoir utiliser un écran LCD ordinaire, acceptant le standard vidéo de la télévision en entrée. Sans une telle carte vidéo (ce fut notre cas !), Il est nécessaire de se procurer un convertisseur VGA/PAL et de le brancher entre le connecteur de sortie de la carte vidéo et l’entrée coaxiale du moniteur LCD. Dans le commerce, de tels appareils se trouvent facilement et, normalement, ils ne créent aucun problème de compatibilité.
Notre moniteur est un 6,4” TFT, disposant d’une bonne résolution et, détail important, d’une entrée audio avec enceintes acoustiques.
Comme dans tout ordinateur, même ceux à préparer pour un navigateur GPS, il faut un disque dur : nous vous conseillons l’un de ceux utilisés avec les portables (2,5”) parce qu’ils sont plus résistants aux chocs et aux vibrations et qu’en voiture le matériel est, de ce point de vue, assez malmené.
La capacité du disque peut être relativement faible mais au moins 1 Go est nécessaire pour l’installation de NaviPC, avec toute sa cartographie, et le bon fonctionnement de WINDOWS 95 ou 98.
Il faudra aussi une souris pour accéder aux différentes fonctions du programme de navigation NaviPC.
Le dispositif de pointage doit être adapté aux interfaces dont la carte-mère est équipée.
Les ATX disposent, soit des ports série, soit d’un port PS/2.
Le choix de la souris sera fonction de vos propres exigences et des conditions de travail en voiture.
Quant à nous, nous avons utilisé une souris série sans fil HF (radio émettrice), et c’est extrêmement commode : cela permet de laisser l’ordinateur de côté et de maintenir le pointeur près de l’écran LCD sans avoir à gérer l’embrouillamini des câbles de liaison.
Une fois que vous vous serez procuré la carte-mère, que vous y aurez installé le processeur choisi, il faudra y relier le disque dur avec un câble en nappe à 40 pôles pour disque IDE.
Quand ce dernier sera câblé, vous pourrez connecter l’alimentation.
L’ensemble sera placé dans un boîtier plastique ou métallique, percé de manière à permettre l’évacuation de la chaleur et de l’air brassé par le ventilateur de la CPU.
Sur le port PS/2 ou un port série (à vous de choisir) vous connecterez la souris et à l’autre vous relierez le récepteur GPS.
Si vous disposez de la carte vidéo traditionnelle avec sortie VGA, reliez au connecteur correspondant au moniteur le convertisseur VGA/PAL, à la sortie duquel vous brancherez le moniteur (écran LCD vidéo composite). Ce dernier est alimenté en 12 V par le réseau électrique de la voiture (en fait la batterie) afin de ne pas grever excessivement les possibilités de l’alimentation ATX générale. Si, par contre, vous montez une carte-mère avec carte vidéo pourvue d’une sortie vidéo composite, vous pouvez la relier directement au moniteur LCD.
Complétez l’assemblage en reliant les bornes d’entrée 12 V de l’alimentation ATX pour voiture à la batterie.
Placez un fusible de sécurité de 30 A en série : il protégera la batterie en cas de court-circuit au moment de connecter l’alimentation ATX.
Pour la mise en route du PC, il sera nécessaire de connecter un poussoir aux deux bornes destinées à la commande d’allumage, normalement marquée “PWR ON, POWER ON, etc.”. Quant à nous, nous avons utilisé la télécommande pour PC par radio (EF.372) de façon à pouvoir allumer notre navigateur à distance.
Le PC est maintenant prêt à l’emploi et vous pouvez l’allumer, alimenter le moniteur LCD et attendre que le système démarre avec “l’active desktop”.
Il suffira ensuite de cliquer sur l’icône de NaviPC pour lancer le programme et l’utiliser.
Souvenez-vous que pour entendre les messages vocaux de guidage émis par le logiciel vous devrez d’abord avoir connecté une paire d’enceintes à votre carte audio !
En ce qui concerne l’installation du logiciel, il est nécessaire de connecter, temporairement, un lecteur de CD-ROM et d’effectuer l’installation de WINDOWS et de NaviPC (avec toute sa cartographie).
Après, le lecteur n’étant plus nécessaire, vous pourrez le débrancher et le retirer : mais, de grâce, faites-le ordinateur éteint !
Enfin vous pouvez placer le PC dans le coffre et placer l’écran et les enceintes sur le tableau de bord, la console ou le videpoches, etc. Il ne nous reste qu’à vous souhaiter bon voyage !

Le contenu du coffret

Figure 4a : Nous voyons ici en détail l’alimentation ATX à partir d’une batterie de 12 volts (ELM 26). Nous avons pu la fixer au couvercle du coffret dans la mesure où, la carte-mère intégrant ses propres cartes audio et vidéo, aucune autre carte supplémentaire ne vient prendre de la place.

Figure 4b : Le disque dur est de ceux que l’on utilise dans les portables lorsque, outre le manque de place, le problème est de disposer de matériel ne craignant ni les chocs ni les vibrations auxquels on s’expose en voiture.

Figure 4c : A l’intérieur du coffret, nous trouvons aussi le récepteur GPS, dont l’antenne sera, par contre, déportée à l’extérieur, sur le pare-brise ou la lunette arrière de la voiture mais toujours pour une exposition maximale aux ondes satellitaires.

Figure 4d : Le récepteur de la commande de marche/arrêt du PC, présenté dans ce même numéro sous le titre “Une commande à distance pour PC doté d’une alimentation ATX” EF.372, n’a pas besoin d’une attention particulière de votre part. Son antenne est constituée d’un bout de fil de cuivre rigide et peut tranquillement rester au fond du boîtier.

Le logiciel NaviPC

Figure 5a : Le CD-ROM du logiciel NaviPC et la cartographie NavTECH.

Figure 5b : Vue des principales routes d’Europe, sur l’écran du PC travaillant avec ces logiciels.

Le logiciel de navigation installé dans notre PC de voiture, NaviPC, contient un programme moderne de navigation satellitaire, avec guidage vocal et visuel, travaillant sous Windows 95/98/2000/NT.
Le logiciel exploite les signaux produits par le système GPS (Global Positioning System) que l’on peut facilement recevoir avec n’importe quel récepteur GPS à interface sérielle et au standard NMEA183.
La cartographie numérique NavTECH est au format Sdal, dans lequel sont codifiées toutes les cartes routières des principaux constructeurs de navigateurs de voiture.
Elle permet une grande précision et une parfaite fiabilité.
Les détails sont assez précis pour permettre de sélectionner des destinations, la plupart du temps, avec un écart de l’ordre d’un numéro d’entrée d’immeuble dans une rue !
Sans parler de la possibilité d’obtenir des informations sur des centres d’intérêt (comme les monuments, les hôtels, les restaurants, etc.) et sur l’itinéraire à suivre pour les atteindre.

Le récepteur GPS


Celui employé dans notre prototype est le classique GPS25 de GARMIN, pourvu d’une interface RS232-C et d’une antenne déportée à placer sur le pare-brise ou la lunette arrière.
Ce récepteur peut capter un grand nombre de satellites, 12, et transmettre au PC les informations, en protocole NMEA183, qui contribueront à une localisation précise.
Le GARMIN 25 peut être remplacé sans problème par le SiRF I, tel qu’il est décrit dans ce même numéro sous le titre “Un récepteur GPS série” EF.378.
C’est un appareil complet, prêt à servir de véritable récepteur GPS et à connecter, grâce à ses câbles, à un PC : il a les mêmes prestations que le GARMIN mais son prix est nettement inférieur.

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