【Raspberry Pi zero 2 W】gpsドングル追加

今の車載Raspberry Pi zero 2 W は、車載警報装置のイヤホンマイクをGPIOに接続して、発報すると、イヤホンマイクスイッチがONになるので、それをトリガにメール&SMS送信するようになっている。

加えて、カメラを追加して、bluetooth ヘッドホンの Open Run Proが接続していないと、motion をスタートさせて、動体検知記録する。

つまり、車に乗って、bluetooth ヘッドホンを接続していれば、動体検知はOFFで、車から離れて、bluetooth接続が切れたら、動体検知ONになるようにしている。

今回やろうとしてるのは、動体検知ONの時に、GPSで現在位置を保存して、定期的に車の移動距離を測定し、車が100m移動してたらメールを飛ばそうというもの。

【rx7pi新スペック】

車載警報装置発報でガラケーのイヤホンマイクスイッチをONにしてくれるやつで、ラスタバナナのステレオ変換アダプタに接続して、GPIOに配線。
LTE回線 donedone ASUS zenfone max pro(m2)に挿して、USBテザリング
カメラOV5647
USB GPSドングルVK172

※写真貼るのが面倒なので、アフィリエイト利用

とりあえず、USBのGPSドングルが余っていたので、Raspberry Pi zero 2 Wへ接続。

VK172って、2019年に1,090円で買ったけど、円安のせいで値上がりしとるなあ。

sudo apt install gpsd gpsd-clients

1	sudo apt install gpsd gpsd-clients

gpsd をインストール。

既定の動作の設定

# Default settings for the gpsd init script and the hotplug wrapper.

# Start the gpsd daemon automatically at boot time
START_DAEMON="true"

# Use USB hotplugging to add new USB devices automatically to the daemon
USBAUTO="true"

# Devices gpsd should collect to at boot time.
# They need to be read/writeable, either by user gpsd or the group dialout.
DEVICES="/dev/ttyACM0"

# Other options you want to pass to gpsd
GPSD_OPTIONS="-n -G"

# Default settings for the gpsd init script and the hotplug wrapper.

# Start the gpsd daemon automatically at boot time

START_DAEMON="true"

# Use USB hotplugging to add new USB devices automatically to the daemon

USBAUTO="true"

# Devices gpsd should collect to at boot time.

# They need to be read/writeable, either by user gpsd or the group dialout.

DEVICES="/dev/ttyACM0"

# Other options you want to pass to gpsd

GPSD_OPTIONS="-n -G"

VPN経由で、FoxtrotGPSや、xgps、gpsmonが自端末で見れるようにListenStream=0.0.0.0:2947 にする。

[Unit]
Description=GPS (Global Positioning System) Daemon Sockets

[Socket]
ListenStream=/var/run/gpsd.sock
ListenStream=[::1]:2947
#ListenStream=127.0.0.1:2947
ListenStream=0.0.0.0:2947
SocketMode=0600

[Install]
WantedBy=sockets.target

[Unit]

Description=GPS (Global Positioning System) Daemon Sockets

[Socket]

ListenStream=/var/run/gpsd.sock

ListenStream=[::1]:2947

#ListenStream=127.0.0.1:2947

ListenStream=0.0.0.0:2947

SocketMode=0600

[Install]

WantedBy=sockets.target

設定ファイルの再読込と、サービスの再起動

$ sudo systemctl deamon-reload
$ sudo systemctl restart gpsd.service

1 2	$ sudo systemctl deamon-reload $ sudo systemctl restart gpsd.service

ガレージを中心にそこそこの精度。

今回、新規作成した gpsd の出力から、緯度、経度を抜き出すプログラム。巷で出回ってるGPS出力から時間を抜くスクリプトの改造版(笑)

#!/bin/sh

/usr/bin/gpspipe -w | /usr/bin/head -10 | /bin/grep TPV | /bin/sed -r 's/.*"lat":([^"]*),"lon":([^"]*),.*/\1,\2/' | /usr/bin/head -1

#!/bin/sh

/usr/bin/gpspipe -w | /usr/bin/head -10 | /bin/grep TPV | /bin/sed -r 's/.*"lat":([^"]*),"lon":([^"]*),.*/\1,\2/' | /usr/bin/head -1

そして、2点の緯度経度から、距離を計算するプログラムだが、これは、次のページのpythonプログラムをシェルスクリプト用に書き直した。

情報源: Python で2点の緯度経度から距離を計測する方法 – GIS奮闘記

ありがとうございます。

#!/bin/bash

START=(${1//,/ })
END=(${2//,/ })
cat << _EOD_|bc -l
scale=20
pole_radius=6356752.314245      /* 極半径 */
equator_radius=6378137.0        /* 赤道半径 */
pi=4*a(1)/180
start_lat=${START[0]}*pi
start_lon=${START[1]}*pi
end_lat=${END[0]}*pi
end_lon=${END[1]}*pi
diff_lat=start_lat-end_lat
diff_lon=start_lon-end_lon
avg_lat=(start_lat+end_lat)/2   /* 平均緯度 */
e2=(equator_radius^2-pole_radius^2)/equator_radius^2    /* 第一離心率^2 */
w=sqrt(1-e2*(s(avg_lat)^2))
m=equator_radius*(1-e2)/(w^3)
n=equator_radius/w
distance=sqrt((m*diff_lat)^2+(n*diff_lon*c(avg_lat))^2)
scale=2
distance/1
_EOD_

#!/bin/bash

START=(${1//,/ })

END=(${2//,/ })

cat << _EOD_|bc -l

scale=20

pole_radius=6356752.314245 /* 極半径 */

equator_radius=6378137.0 /* 赤道半径 */

pi=4*a(1)/180

start_lat=${START[0]}*pi

start_lon=${START[1]}*pi

end_lat=${END[0]}*pi

end_lon=${END[1]}*pi

diff_lat=start_lat-end_lat

diff_lon=start_lon-end_lon

avg_lat=(start_lat+end_lat)/2 /* 平均緯度 */

e2=(equator_radius^2-pole_radius^2)/equator_radius^2 /* 第一離心率^2 */

w=sqrt(1-e2*(s(avg_lat)^2))

m=equator_radius*(1-e2)/(w^3)

n=equator_radius/w

distance=sqrt((m*diff_lat)^2+(n*diff_lon*c(avg_lat))^2)

scale=2

distance/1

_EOD_

distance.sh 緯度1,経度1 緯度2,経度2 で距離(m)を出力する。

元のページは km 単位で、最後に1,000で割ってたけど、わしが欲しいのはメートル単位なので、1,000では割ってない。

ただ、 bc で、平方根使うと、小数点以下20位まで有効になるので、最後に scale=2を指定して、1で割り算して、小数点以下2桁までにしている。

どうせ、GPSの測定誤差が数十メートル単位で出るので、メートルの小数点以下はほぼ無意味だけどね。 🙂

上の２つを新たに組み込んだ車載警報装置モニタプログラムがこちら。

#!/bin/bash

GPIO=26
GPIO_DIR=/sys/class/gpio
MOTION_PID=/dev/shm/motion.pid
MOTION_STOP=/dev/shm/motion.stop
GPS_BASE=/dev/shm/gps_base
#BTMAC=XX:XX:XX:XX:XX:XX # OPPO Reno3 A
BTMAC=XX:XX:XX:XX:XX:XX # OpenRun Pro by Shokz

initialize(){
	# GPIO26を有効化。プルアップ抵抗ON
	echo $GPIO >${GPIO_DIR}/export
	sleep 0.1
	echo in >${GPIO_DIR}/gpio${GPIO}/direction
	sleep 0.1
	echo high >${GPIO_DIR}/gpio${GPIO}/direction
}
shutdown_handler(){
	# GPIOクリーンアップ
	echo $GPIO >$GPIO_DIR/unexport
	motion_stop
	exit 0
}
mail_send(){
	cat << _EOD_|/usr/sbin/sendmail -t -f yuji＠noizumi.org
From: yuji＠noizumi.org
To: yuji＠noizumi.org
Subject: Car Security alert $1

Car Security alarm was $1 at `date +"%Y/%m/%d %H:%M:%S"`
$2
_EOD_

}
sms_send(){
	DATEMES=`date +"%Y/%m/%d %H:%M:%S"`
	curl -X POST https://api.twilio.com/2010-04-01/Accounts/[アカウント]/Messages.json \
	--data-urlencode "Body=Car Security alarm was $1 at $DATEMES" \
	--data-urlencode "From=[twilio電話番号]" \
	--data-urlencode "To=[わしの携帯電話番号]" \
	-u [twilioアカウント]:[twilioパスワード] -o /home/noizumi/logs/twilio.log
}
button_pushed(){
	motion_start
	mail_send activated
	sms_send activated
	# ボタンが押されている間、ループ
	while [ "`cat ${GPIO_DIR}/gpio${GPIO}/value`" = "0" ]; do
		sleep 1
	done
	mail_send stopped
	sms_send stopped
}
motion_start(){
	if [ ! -e ${MOTION_PID} ]; then
		# 動体検知開始時の現在位置の保存
		gpslatlon.sh >${GPS_BASE}
		motion -n &
		echo $! >${MOTION_PID}
	fi
}
motion_stop(){
	if [ -e ${MOTION_PID} ]; then
		kill -TERM `cat ${MOTION_PID}`
		rm -f ${MOTION_PID} || true
		rm -f ${GPS_BASE} || true
	fi
}
bluetooth_connect(){
	# 接続状態確認
	CONNECTED=`cat << _EOD_|bluetoothctl|grep "Connected: yes"
power on
info ${BTMAC}
quit
_EOD_
`

	# bluetooth 接続状態確認
	if [ "${CONNECTED}" != "" ]; then
		# 接続してたら、動体検知止める
		motion_stop
	else
		# 接続してなかったら、動体検知スタート
		motion_start 
	fi
}

initialize
trap shutdown_handler 1 2 3 15

# pulseaudo 起動確認
if [ "`ps ux|grep -e \"${USER}.*pulseaudio\"|grep -v grep`" = "" ]; then
	pulseaudio --start
	sudo systemctl restart bluetooth.service
fi

while :; do
	# イヤホンマイクボタンが押された時
	if [ "`cat ${GPIO_DIR}/gpio${GPIO}/value`" = "0" ]; then
		button_pushed
	fi
	bluetooth_connect
	if [ -e ${GPS_BASE} ]; then
		# 動体検知開始時の現在位置の取得
		GPS_SAVE=`cat ${GPS_BASE}`
		# 現在位置の取得
		GPS_NOW=`gpslatlon.sh`
		# 移動距離計算
		DISTANCE=`distance.sh $GPS_SAVE $GPS_NOW`
		# 100m以上移動していたらメール送信
		if [ "`echo \"${DISTANCE}>100\"|bc`" = "1" ]; then
			mail_send "GPS Warning! ${DISTANCE}m moved." "https://maps.google.com/maps?q=${GPS_NOW}"
		fi
	else
		sleep 1
	fi
done

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

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#!/bin/bash

GPIO=26

GPIO_DIR=/sys/class/gpio

MOTION_PID=/dev/shm/motion.pid

MOTION_STOP=/dev/shm/motion.stop

GPS_BASE=/dev/shm/gps_base

#BTMAC=XX:XX:XX:XX:XX:XX # OPPO Reno3 A

BTMAC=XX:XX:XX:XX:XX:XX # OpenRun Pro by Shokz

initialize(){

# GPIO26を有効化。プルアップ抵抗ON

echo $GPIO >${GPIO_DIR}/export

sleep 0.1

echo in >${GPIO_DIR}/gpio${GPIO}/direction

sleep 0.1

echo high >${GPIO_DIR}/gpio${GPIO}/direction

}

shutdown_handler(){

# GPIOクリーンアップ

echo $GPIO >$GPIO_DIR/unexport

motion_stop

exit 0

}

mail_send(){

cat << _EOD_|/usr/sbin/sendmail -t -f yuji＠noizumi.org

From: yuji＠noizumi.org

To: yuji＠noizumi.org

Subject: Car Security alert $1

Car Security alarm was $1 at `date +"%Y/%m/%d %H:%M:%S"`

_EOD_

}

sms_send(){

DATEMES=`date +"%Y/%m/%d %H:%M:%S"`

curl -X POST https://api.twilio.com/2010-04-01/Accounts/[アカウント]/Messages.json \

--data-urlencode "Body=Car Security alarm was $1 at $DATEMES" \

--data-urlencode "From=[twilio電話番号]" \

--data-urlencode "To=[わしの携帯電話番号]" \

-u [twilioアカウント]:[twilioパスワード] -o /home/noizumi/logs/twilio.log

}

button_pushed(){

motion_start

mail_send activated

sms_send activated

# ボタンが押されている間、ループ

while [ "`cat ${GPIO_DIR}/gpio${GPIO}/value`" = "0" ]; do

sleep 1

done

mail_send stopped

sms_send stopped

}

motion_start(){

if [ ! -e ${MOTION_PID} ]; then

# 動体検知開始時の現在位置の保存

gpslatlon.sh >${GPS_BASE}

motion -n &

echo $! >${MOTION_PID}

}

motion_stop(){

if [ -e ${MOTION_PID} ]; then

kill -TERM `cat ${MOTION_PID}`

rm -f ${MOTION_PID} || true

rm -f ${GPS_BASE} || true

}

bluetooth_connect(){

# 接続状態確認

CONNECTED=`cat << _EOD_|bluetoothctl|grep "Connected: yes"

power on

info ${BTMAC}

quit

_EOD_

# bluetooth 接続状態確認

if [ "${CONNECTED}" != "" ]; then

# 接続してたら、動体検知止める

motion_stop

else

# 接続してなかったら、動体検知スタート

motion_start

}

initialize

trap shutdown_handler 1 2 3 15

# pulseaudo 起動確認

if [ "`ps ux|grep -e \"${USER}.*pulseaudio\"|grep -v grep`" = "" ]; then

pulseaudio --start

sudo systemctl restart bluetooth.service

while :; do

# イヤホンマイクボタンが押された時

if [ "`cat ${GPIO_DIR}/gpio${GPIO}/value`" = "0" ]; then

button_pushed

bluetooth_connect

if [ -e ${GPS_BASE} ]; then

# 動体検知開始時の現在位置の取得

GPS_SAVE=`cat ${GPS_BASE}`

# 現在位置の取得

GPS_NOW=`gpslatlon.sh`

# 移動距離計算

DISTANCE=`distance.sh $GPS_SAVE $GPS_NOW`

# 100m以上移動していたらメール送信

if [ "`echo \"${DISTANCE}>100\"|bc`" = "1" ]; then

mail_send "GPS Warning! ${DISTANCE}m moved." "https://maps.google.com/maps?q=${GPS_NOW}"

else

sleep 1

done

そして、1m以上移動で異常にして、強引にメール送信させてみた。

From: yuji＠noizumi.org
To: yuji＠noizumi.org
Subject: Car Security alert GPS Warning! 4.66m moved.
Message-Id: <E1orXIB-0004oY-9k＠rx7pi>
Date: Sun, 06 Nov 2022 13:29:55 +0900

Car Security alarm was GPS Warning! 4.66m moved. at 2022/11/06 13:29:55
https://maps.google.com/maps?q=35.68519148229406,139.75279343187816

From: yuji＠noizumi.org

To: yuji＠noizumi.org

Subject: Car Security alert GPS Warning! 4.66m moved.

Message-Id: <E1orXIB-0004oY-9k＠rx7pi>

Date: Sun, 06 Nov 2022 13:29:55 +0900

Car Security alarm was GPS Warning! 4.66m moved. at 2022/11/06 13:29:55

https://maps.google.com/maps?q=35.68519148229406,139.75279343187816

google maps のURL付きにしたので、クリックすれば、車の位置がすぐ分かるようになっている。座標の方は、すり替えておいたのさ 🙂

皇紀2682年11月
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