Küresel konumlama sistemi kullanılarak mikrodenetleyici tabanlı araç izleme tasarımı
Microcontroller based vehicle tracking design using global positioning system
Yazar: ENGİN KURT
Danışman: PROF. DR. HERMAN SEDEF
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Araç takip sistemi = Vehicle tracking system ; Hareketli robotlar = Mobile robots ; Mikrodenetleyiciler = Microcontroller ; Motor kontrol = Motor control ; Uydu konumu = Satellite position ; İzleme = Monitoring

Özet:
Bu çalışmada, açık alanlarda keşif veya gözlem amacıyla kullanılabilecek, kullanıcının mobil araç ile aynı ağa bağlanma gereksinimi duymadan cihaz üzerindeki 4G hücresel modem modülü ile internet üzerinden haberleşerek, Dünya' nın herhangi bir noktasından hareketini kontrol edebileceği, Küresel 
Konumlama Sistemi ile konum bilgisini elde edebileceği ve kamera görüntüsünü izleyebileceği, mikrodenetleyici tabanlı bir mobil araç tasarımı gerçekleştirilmiştir. Donanım tasarımında, temelde Raspberry Pi 4 ve onunla uyumlu çevre bileşenleri kullanılmıştır. İnternet erişimini ve konum bilgisini sağlayabilmek için Raspberry Pi 4 ile uyumlu olarak çalışabilen Sixfab 4G/LTE/GPS Hücresel Modem modülü, kamera görüntüsünün aktarılması için Raspberry Pi V1.3 kamera modülü kullanılmıştır. Daha önceki kamera ve konum bilgilerini gösteren mobil robot çalışmalarında yerel ağ veya RF haberleşmesi ile sınırlı bir kontrol mesafesi sağlanmasına karşın bu çalışmada kullanılan Sixfab 4G/LTE/GPS Hücresel Modem modülü ile kontrol mesafesi sınırı ortadan kaldırılmıştır. Sistemin gücü, 3 adet Li-Po pil ile sağlanmıştır. Pillerin sağladığı güç, DC-DC çevirici modüller ile gerekli gerilimlere çevrilerek, Raspberry Pi 4 ve L298N Motor Sürücü Modülü' ne güç verilmiştir. Sistem tam yükte yaklaşık 1 saat boyunca çalışabilmektedir. Pillerin gücünü kontrol etmek için INA3221 modülü kullanılmıştır. Bu modülden alınan veriler ile hem pillerin bozulmadan uzun süre kullanılabilmesi hem de kullanıcıya pillerde yeterli enerji olup olmadığı bilgisi verilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca, pillerin şarj edilebilmesi için TP4056 Li-Po Şarj Modülü kullanılmıştır. Yazılım açısından bakıldığında ise sistemin yazılımı, Python, HTML ve PHP dilleri kullanılarak tasarlanmıştır. HTML ve PHP dilleri web sayfasının tasarımı için, Python dili ise sistemin gerçekleştirmesi amaçlanan diğer tüm işlemleri gerçekleştirmek için kullanılmıştır. Raspberry Pi 4 üzerinde yazılan bir Python 
uygulaması ile kamera, GPS ve gerilim monitör modüllerinden alınan veriler kullanılarak bir web sayfası oluşturulmuştur. Bu sayede, kullanıcının aracın kamera, konum ve pil şarj durumu bilgilerini görüntüleyebilmesi sağlanmıştır. Ayrıca, web sayfasına bir tuş takımı eklenmiş, böylece kullanıcının aracı uzaktan yönetebilmesi sağlanmıştır.

Abstract:
In this study, a microcontroller-based mobile vehicle design that can be used for exploration or observation in open areas, where the user can control the movement from any point in the world by communicating with the 4G cellular modem module on the device, can obtain location information with the Global Positioning System and monitor the camera footage has been carried out. In hardware design, Raspberry Pi 4 and its compatible peripherals are used. Sixfab 4G/LTE/GPS Cellular Modem module, which is compatible with Raspberry Pi 4, is used to provide internet access and location information, and Raspberry Pi V1.3 camera module is used to transfer the camera footage. Although a limited control distance was provided by local network or RF communication in previous mobile robot studies showing camera and location information, the control distance limit was removed with the Sixfab 4G/LTE/GPS Cellular Modem module used in this study. The power of the system is provided by 3 Li-Po batteries. The power provided by the batteries was converted to the required voltages with DC-DC converter modules, and the Raspberry Pi 4 and L298N Motor Driver Module were powered. The system can operate for approximately 1 hour at full load. The INA3221 module is used to control the power of the batteries. With the data obtained from this module, it is aimed both to use the batteries for a long time  without deterioration and to inform the user whether there is enough energy in the batteries. In addition, TP4056 Li-Po Charger Module is used to charge the  batteries. In terms of software, the software of the system is designed using Python, HTML and PHP languages. HTML and PHP languages are used for the design of the web page, while Python language is used to perform all the other operations that the system is intended to perform. With a Python application written on Raspberry Pi 4, a web page was created by using data from camera, GPS and voltage monitor modules. In this way, the user is able to view the vehicle's camera, location and battery charge information. In addition, a keypad has been added to the web page so that the user can manage the vehicle remotely.