Как использовать телефон на Android в качестве GPS сенсора в Linux. Часть 1

Обычно настольные компьютеры и ноутбуки продаются без GPS чипа. Это можно объяснить тем, что стационарному устройству не нужно определять координаты. Тем не менее имеется несколько специализированных приложений, для которых нужен GPS, например: составление списка Точек Доступа Wi-Fi с их точными координатами. Конечно, можно купить внешний GPS приёмник, который обойдётся вам буквально в несколько долларов (от трёх долларов вместе с доставкой). Но есть ещё более бесплатный вариант — использовать GPS сенсор вашего телефона Android.

В этой статье я расскажу, как передавать данные GPS с телефона на Linux и как использовать GPS телефона для получения точных географических координат, для составления маршрута перемещения и в любых других приложениях для работы с GPS сигналом на Linux.

Протокол NMEA и демон GPS приёмников

Начнём с небольшой матчасти.

Как следует из Википедии: NMEA 0183 (от «National Marine Electronics Association») — стандарт определяющий текстовый протокол связи морского (как правило, навигационного) оборудования (или оборудования, используемого в поездах) между собой. Стал особенно популярен в связи с распространением GPS-приёмников, использующих этот стандарт.

Говоря простым языком, NMEA это способ передачи координат и другой сопутствующей информации в виде специально организованных данных, передающихся в виде простого текста. Пример строк NMEA:

$GPGGA,042554.000,1227.4487,N,09958.6233,E,1,24,0.4,-0.6,M,-25.8,M,,*55
$GPGLL,1227.4487,N,09958.6233,E,042554.000,A,A*5B
$GPVTG,148.6,T,,M,0.0,N,0.0,K,A*06
$GPGSV,3,1,09,02,24,116,35,05,15,050,30,13,33,033,35,15,65,006,32*75
$GPGSV,3,2,09,20,16,295,35,21,21,328,32,24,37,155,40,25,10,213,38*7E
$GPGSV,3,3,09,29,63,257,33*4E
$GLGSV,2,1,05,66,14,021,27,67,42,330,28,81,78,124,14,82,43,340,28*69
$GLGSV,2,2,05,88,29,149,35*51
$BDGSV,4,1,13,201,42,103,29,203,74,126,30,204,21,097,37,206,68,014,26*63
$BDGSV,4,2,13,207,14,160,33,208,56,077,35,209,76,251,23,210,17,187,33*62
$BDGSV,4,3,13,213,61,021,31,214,18,265,32,216,74,359,29,221,41,358,26*69
$BDGSV,4,4,13,222,09,043,28*6C
$GPGSA,A,3,15,29,24,13,02,21,20,05,25,,,,0.8,0.4,0.6*32
$GNGSA,A,3,66,67,82,88,,,,,,,,,0.8,0.4,0.6*2D
$BDGSA,A,3,204,206,207,208,209,210,213,214,216,221,222,,0.8,0.4,0.6*1D
$GPRMC,042554.000,A,1227.4487,N,09958.6233,E,0.0,148.6,301019,,,A*6D
$PSAMCLK,2077,27517200,24,9693359,70115239,275172000*4F
$GPGGA,042555.000,1227.4487,N,09958.6233,E,1,24,0.4,-0.6,M,-25.8,M,,*54
$GPGLL,1227.4487,N,09958.6233,E,042555.000,A,A*5A
$GPVTG,148.6,T,,M,0.0,N,0.0,K,A*06
$GPGSV,3,1,09,02,24,116,35,05,15,050,30,13,33,033,35,15,65,006,32*75
$GPGSV,3,2,09,20,16,295,35,21,21,328,32,24,37,155,40,25,10,213,38*7E
$GPGSV,3,3,09,29,63,257,33*4E
$GLGSV,2,1,05,66,14,021,27,67,42,330,28,81,78,124,13,82,43,340,28*6E
$GLGSV,2,2,05,88,29,149,35*51
$BDGSV,4,1,13,201,42,103,29,203,74,126,30,204,21,097,37,206,68,014,26*63
$BDGSV,4,2,13,207,14,160,33,208,56,077,35,209,76,251,23,210,17,187,33*62
$BDGSV,4,3,13,213,61,021,31,214,18,265,32,216,74,359,29,221,41,358,26*69
$BDGSV,4,4,13,222,09,043,28*6C
$GPGSA,A,3,15,29,24,13,02,21,20,05,25,,,,0.8,0.4,0.6*32
$GNGSA,A,3,66,67,82,88,,,,,,,,,0.8,0.4,0.6*2D
$BDGSA,A,3,204,206,207,208,209,210,213,214,216,221,222,,0.8,0.4,0.6*1D
$GPRMC,042555.000,A,1227.4487,N,09958.6233,E,0.0,148.6,301019,,,A*6C
$PSAMCLK,2077,27517300,24,9693366,70176767,275173000*48
$PSAMDLOK,88,0x00F,0x000*59
$PSAMDLOK,152,0x3FF,0x000*1A
$PSAMDLOK,67,0x00F,0x000*58
$PSAMDLOK,160,0x3FF,0x000*1B
$PSAMDLOK,82,0x00F,0x00F*25
$PSAMDLOK,66,0x000,0x00F*59
$PSAMDLOK,159,0x3F8,0x3FF*6C
$GPGGA,042556.000,1227.4487,N,09958.6233,E,1,24,0.4,-0.6,M,-25.8,M,,*57
$GPGLL,1227.4487,N,09958.6233,E,042556.000,A,A*59
$GPVTG,148.6,T,,M,0.0,N,0.0,K,A*06
...........................................
...........................................
...........................................
...........................................
...........................................

Именно с использованием этого протокола мы будем отправлять GPS координаты с телефона на компьютер.

gpsd — это интерфейс демона для GPS приёмников. Дело в том, что GPS приёмники выводят данные в самом разном виде: некоторые из них поддерживают протокол NMEA, а некоторые используют свои собственные бинарные форматы. Если бы программы напрямую работали с GPS приёмниками, то каждой бы из них нужно было реализовывать поддержку каждого устройства. Для упрощения этой ситуации и используется gpsd, эта служба прослушивает входящие данные с GPS приёмников, причём поддерживает множество форматов и устройств. Служба gpsd автоматически определяет формат входящих данных, распознаёт их и делает доступными на сокете tcp://localhost:2947 (порт можно изменить в настройках) для любых программ в операционной системе. То есть если нужно, чтобы программа умела получать поток GPS данных, то достаточно в ней реализовать получение данных от tcp://localhost:2947 и понимание формата gpsd, и после этого программа сможет работать с большинством GPS приёмников!

В моём дистрибутиве следующие типы драйверов скомпилированы в gpsd:

 NMEA0183
                Ashtech
                Delorme TripMate
                Pre-2003 Delorme EarthMate
                Furuno Electric GH-79L4
n               Garmin NMEA
        c       MTK-3301
                OceanServer OS5000
                San Jose Navigation FV18
    b           True North
        c       Jackson Labs Fury
            *   AIVDM
n   b   c   *   EverMore
n           *   Garmin Serial binary
            *   Garmin USB binary
n   b       *   GeoStar
    b       *   GREIS
            *   iTalk
            *   Motorola Oncore
    b       *   Navcom NCT
n   b       *   SiRF
            *   Skytraq
n   b       *   SuperStarII
n   b       *   Trimble TSIP
                iSync
n   b   c   *   u-blox
    b       *   Zodiac
            *   NMEA2000
            *   RTCM104V2
            *   RTCM104V3
            *   Garmin Simple Text
            *   JSON slave driver
                PPS

Условные обозначения:

n: переключатель режимов
b: переключатель скорости
c: переключатель темпа
*: тип пакетов не-NMEA

Включённые возможности:

Экспорт сокетов
Экспорт совместной памяти
Экспорт DBUS
Функции службы времени
PPS

Как можно увидеть, многие устройства передают типы пакетов отличные от NMEA. Для некоторых устройств реализованы дополнительные функции подстройки переключения режима, скорости и темпа.

Как можно передать GPS данные на компьютер в реальном времени

Есть разные способы передавать данные от телефона в компьютер:

Bluetooth
USB
по сети (Wi-Fi, Интернет)

Самый простой способ — по сети. Bluetooth и USB требуют дополнительной настройки.

Для передачи по сети нужно, чтобы у телефона был доступный с компьютера IP адрес — в локальной сети Wi-Fi это довольно просто. Если же вы вдалеке от Wi-Fi роутера, то можно использовать в качестве Точки Доступа сам телефон — в этом случае он также будет доступен по IP с ноутбука. Даже если телефон далеко от компьютера, он всё равно может передавать GPS данные не имея белого IP — но для этого нужно, чтобы оба устройства были подключены к одной VPN.

Программы для передачи GPS с телефона на компьютер

Следующая таблица взята отсюда. Я не знаю, насколько она актуальная — вполне возможно, что когда я это пишу и уж тем более когда вы это читаете, появились новые программы для этой функции — кстати, пишите их в комментариях, если вы знаете другие программы.

Я буду использовать программу Share GPS — просто потому, то она шла первой по списку и у меня с ней всё получилось. Хотя нужно отметить, программа скорее условно бесплатная: бесплатно можно создать только одно подключение, к этому одному подключению может подсоединиться только одно устройство, некоторые продвинутые функции доступны только в премиум версии. Но для наших целей бесплатных возможностей предостаточно.

Как узнать IP адрес телефона

При отправке GPS данных телефон может выступать в качестве сервера, к которому мы подключаемся, либо может быть клиентом и подключаться в службе для передачи ей GPS потока. Первый вариант, когда телефон работает как сервер, является более простым. Нам нужно только знать локальный IP адрес телефона.

Если ваш телефон и компьютер находятся в одной локальной сети, например, подключены к одному роутеру по Wi-Fi, либо телефон подключён по Wi-Fi, а ноутбук по проводу, то локальный IP телефона можно посмотреть перейдя в свойства Wi-Fi подключения:

Если вы находитесь вдали от роутера, то вы можете использовать телефон как Точку Доступа — в этом случае:

телефон и ноутбук окажутся вновь в одной локальной сети
ноутбук сможет использовать Интернет подключение телефона (например, для загрузки карт)

В этом случае, самый простой способ узнать IP адрес телефона, это выполнить команду на ноутбуке:

ip route show default

Пример вывода:

default via 192.168.43.1 dev wlo1 proto dhcp metric 20600

То есть телефон в этой ситуации выступает в качестве роутера и предыдущей командой мы посмотрели IP адрес этого роутера, который оказался 192.168.43.1.

На вкладке GPS STATUS вы можете просмотреть текущий статус и координаты GPS.

Переходим в CONNECTIONS и нажимаем кнопку ADD

Снимаем галочку Setup by Activity

Кликаем на Data Type

и выбираем Standard NMEA format

Нажимаем OK.

Нажимаем на Connection Method и выбираем Use TCP/IP to send NMEA GPS to PC. The IP addresses of the devices are known:

Придумываем и вводим любое имя для подключения:

Нажимаем кнопку NEXT.

Здесь можно изменить порт, который по умолчанию установлен на 50000. Меня устраивает стандартный порт, поэтому я просто нажимаю OK.

Когда всё готово, нажмите на подключение, чтобы активировать его. Если подключение перешло в статус Listening, значит ваш телефон готов для отправки GPS информации. Если статус Idle, то значит соединение не активно (не используется и не прослушивает порт).

Проверка поступающих GPS данных по протоколу NMEA

На самом деле, телефон будет работать как простейший веб-сервер, который будет отправлять поток данных в виде простого текста. Поэтому работу можно проверить, к примеру, командой curl (укажите IP вашего телефона, а также укажите правильный порт, если вы изменили порт по умолчанию, либо используете другую программу):

 curl 192.168.1.3:50000

Предыдущая команда завершилась ошибкой:

curl: (1) Received HTTP/0.9 when not allowed

Для исправления этой ошибки просто добавьте к вашей команде опцию --http0.9:

curl --http0.9 192.168.1.3:50000

Если пошёл поток данных, значит всё работает.

На телефоне статус поменялся на Connected.

Как запустить gpsd для получения GPS с телефона

Останавливаем предыдущую команду cURL, если вы этого ещё не сделали, поскольку в бесплатном варианте программа разрешает только одно подключение.

Теперь нужно установить gpsd.

В Debain, Kali Linux, Linux Mint, Ubuntu и их производные установка делается следующей командой:

sudo apt install gpsd gpsd-clients

В Arch Linux, BlackArch и их производные установка делается так:

sudo pacman -S gpsd

Для запуска gpsd используйте команду (в ней замените IP адрес и порт на свои значения):

gpsd -N tcp://192.168.1.3:50000

Опция -N нужна для того, чтобы служба не уходила в фон (не превращалась в демона). После отладки, когда вы убедитесь, что всё работает, опцию -N можно не использовать.

Если что-то не так — программа сразу завершает работу, либо работает, но в дальнейшем другие приложения не получают GPS информацию, то используйте опцию -D, после которой укажите число для увеличения уровня вербальности. Например, -D 1 для краткого вывода информации или -D 10 для очень подробного вывода:

gpsd -N -D 10 tcp://192.168.1.3:50000

Как проверить, работает ли gpsd

Даже после успешного запуска gpsd, визуально ничего не происходит. Для проверки, поступают ли данные от gpsd, запустите программу:

gpsmon

Эта программа будет показывать координаты, время, скорость, статус и другую сопутствующую информацию.

Продолжение следует...

Источник