Как с помощью GPS и Arduino, надёжно и безопасно вывести человека из леса?

Question

[NedoKoder]

Здравствуйте. Задумал решение одной задачи, хочу посоветоваться с вами

ОПИСАНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Дело в том, что у нас на Кавказе, каждую зиму народ ходит в лес собирать растение, которое называют лесным чесноком или черемшой. Народ разный, есть взрослые и молодые, есть те кто умеет ориентироваться в лесу, и те кто не могут. Те кто не умеют, держатся основной группы и все нормально. Народ собирается небольшими группами, добираются до ближайшей к лесу точки на дороге, машину оставляют до вечера на специальной импровизированной стоянке и уходят в лес, до 5км в глубь. В течении дня собирают сколько могут и обратно к машине. Хоть процесс и отлажен давным давно...да и большинство знают "технику безопасности" и правила поведения в лесу, редко, но бывают случаи, когда кто-то заблудился, пропал, а иногда и скончался от переохлаждения. Последнее вообще редкость, но все равно. Поэтому, чтобы человек в случае беды смог оперативно выйти из леса в нужном направлении, пришла идея собрать небольшое автономное устройство на Arduino, которое можно закрепить на руке поближе к плечу, чтобы в течении дня не мешало работать ...и в случае чего, помогло бы выйти из леса, независимо от возраста человека и его навыков общения с техникой. А вот как именно устройству помочь человеку, хотел с вами посоветоваться

Исходя из задачи под спойлером выше, на мой взгляд, есть два основных способа вывести человека из леса:

• 1й способ

Устройство каким то образом (звук, стрелка на дисплее) подсказывает в какую сторону двигаться. Способ хороший, не требует никакой связи для общения с внешним миром, подойдёт даже для полнейшей глуши, однако требует или наличия в "памяти" устройства каких то заранее заданных безопасных точек-ориентиров...или же, нужно перед заходом в лес, какой нибудь кнопкой запомнить безопасное, стартовое место. Однако, если человек в какой то из походов забудет это сделать, всё будет напрасно, т.к. устройство не будет знать в какую сторону направлять человека. Но также, способ хорош, только до тех пор, пока человек в состоянии двигаться самостоятельно

• 2й способ

Устройство передает кому то (например МЧС), координаты пропавшего человека и его спасают.
Способ хороший в случае если человек в панике забыл всё, или человек в возрасте, или не может двигаться долго или двигаться вообще. Но для такого способа проблема с тем, что данные из леса очень и очень трудно передать, т.к. напрочь отсутствует мобильная связь и нет возможности набрать даже службу спасения (я знаю, проверял)

Учитывая вышесказанное, учитывая что устройство должно работать и днём и ночью, и в минусовую температуру, хочу спросить следующее:

Номер один

Какие советы, алгоритмы, способы реализации вы бы дали, для создания максимально надёжного устройства? Максимального, насколько это позволяет платформа Arduino. Подойдёт что угодно, что будет полезно для этой задачи. Например, для работы зимой, очевидно что лучше юзать в качестве АКБ, ячейки из LiFePO4. В общем, советы из этой оперы. Что угодно, что может быть полезно при решении этой проблемы

Номер два:

Если юзать второй способ вывода человека из леса, то как можно передать из леса координаты человека? SMS, EDGE, WiFi, Bluetooth, 3G, 7G? Например, какую то внешнюю антенну чтобы добыть мобильную связь на короткое время, или какие то неведомые мне частоты существуют? Что можно сделать, чтобы всеми правдами и неправдами, хоть на короткое время добыть связь? Или хотя бы что то, с чем можно достучаться до внешнего мира... со службой спасения связаться. Если делать какую то антенну, то какая она должна быть? Какой разъем лучше, какая форма, какие частоты, на какую высоту ее поднимать? В общем любые советы касательно связи

Буду весьма благодарен за советы. Желательно развернутые и обоснованные. Спасибо за внимание

Comments

[freeExec]

Бро, уже давно придумали - называется смартфон, там тебе и ГПС и карта и всё что хочешь, хоть в милицию позвонить.

[NedoKoder]

freeExec, карты в лесу работают только при загруженных данных для автономного использования. Проверял все приложения: 2Гис, Яндекс, Гугл, MapsMe и прочие. Во вторых, нужно специально заходить в карты и отмечать стартовую точку для ориентира. В третьих, на телефоне вообще может не быть навигатора вообще. Также телефон может быть без компаса, слабым, разряженным, с хозяином в возрасте. Взвесив всё это я наклепал этот пост. Именно таким, каким подсказывает мне мой опыт. А вы пытаетесь мой вопрос в какую то шутку и идиотию перевести

[freeExec]

NedoKoder, ну как-то наивно полагать, что не использует существующее, но будет использовать твоё.
- загрузить карту своего региона вообще не проблема, один раз и на всегда можно сказать. карта даёт +100500 к морали, чем твоя стрелка не пойми куда показывающая
- можешь не отмечать, если ты карты не первый раз в глаза видишь и понимаешь без этого где ты начинал маршрут. у твоей штуки вообще не понятно как вносит стартовую точку, ардуина это обычно 3 кнопки и текстовый дисплей 70*30
- если он не заряжает телефон, который использует каждый день, то твой девайс и подавно можно забыть в комоде
я пытаюсь вразумить, что не зачем изобретать колесо, в то время когда уже отлажено и работают автомобили с 4 колёсами.

[Vindicar]

NedoKoder, есть и готовые автономные навигаторы. Если карты предзагружены, то сотовая связь нужна только для ускорения старта. Спутники GPS передают свой альманах, нужный для ориентации по ним, каждые 10-15 минут, но если есть доступ в интернет, то можно скачать актуальную версию быстрее. Это называется time to first fix.

Ну а если речь именно про задачу, то сразу же встаёт вопрос: что значит "вывести из леса"? Вывести в ближайшую точку, которая согласно карте не является лесом? Подразумевает наличие карты с такой разметкой, и это необязательно удобно, может вывести прямо в противоположную границу от дома. А если нужно дойти до какой-то конкретной точки, это надо прикручивать экран, какой-то интерфейс пользователя для указания домашней локации...
Ну и влаго- пыле- и температурную защищённость обеспечить, это тоже не хрен собачий. Что толку от девайса, который не работает в нужный момент.

В общем, если ты это делаешь только как разминку для ума и рук, то так и напиши в вопросе, избежишь кучи вопросов вида "нахрена?"
А если всерьез думаешь переплюнуть целый рынок навигационных устройств... нахрена?

[shurshur]

NedoKoder, прежде чем предлагать решения, я рекомендую ознакомиться с реальной практикой поиска потерянных людей. В интернетах полно историй от волонтёров Liza Alert, есть также и рассказы об их материально-техническом обеспечении, разного рода интересных проектах и субпроектах...

В конце концов, советую сходить хотя бы разок-другой в реальный поиск в своём регионе. Просто понять, как это всё происходит, какие там проблемы, что именно люди делают для решения задачи.

Основная проблема любых электронных устройств состоит в том, что им чаще всего не хватает заряда. Обычно мы ходим весь день с любимым смартфоном, заряжая его потом вечером дома от розетки, но если человек третий день бродит (хорошо если бродит, а не ползает) по лесу, то его смартфон, скорее всего, давно разрядился. В том числе и потому что расходовал слишком много на частый и усиленный поиск мобильной сети. Да, кстати, в лесу мобильная связь ловится просто ужасно, в паре километров от БС она может полностью отсутствовать.

А так интересные идеи людям приходят в голову регулярно. И даже пробуют их использовать. Например, в Австралии в безлюдных регионах пробовали разворачивать псевдосотовую вышку, чтобы телефон потерявшегося человека на ней зарегистрировался на ней, и можно было бы с ним связаться. Увы, но практика показывает, что это не очень-то помогает.

Или вот пытаются с коптеров осматривать лес. Это иногда даже получается, но крайне редко. Нейронки пока ещё практически способны увидеть человека под ветками, да и человеку это сложно. Коптер на одном заряде существенную площать отснять в приемлемом качестве не может. Эксперименты продолжаются, но это всё равно очень дорого и сложно при крайне низкой эффективности.

Или вот пытаются звуковые маячки по лесу расставлять. Тоже редко приносит эффект.

Самым эффективным способом поиска по-прежнему является тотальное прочёсывание леса. Зачастую находят людей без сознания, раненых, замёрзших, голодных и обезвоженных. Или уже труп. Или вообще ничего не находят. Искать нужно максимально быстро, потому что каждый лишний час повышает риск наиболее неблагоприятного исхода.

[hint000]

NedoKoder,

А вы пытаетесь мой вопрос в какую то шутку и идиотию перевести

На этот момент вам 6 человек написали ответы и комментарии, и все в общем написали правильно.

Если человек не дружит с техникой, разработанной на профессиональном уровне, то тем более не подружится и с "колхозной" самоделкой, указывающей напрвление выхода. Есть ровно одно исключение для не дружащих - это радиомаяк с одной кнопкой SOS. Никакого GPS, нажал на кнопку и жди помощи (но поисковая группа должна заранее знать частоту маяка). Всё остальное - для тех, кто хоть немного дружит с техникой (и с головой). Радиомаяк тоже не надо колхозить, они есть готовые, качественные, надёжные, искать можно среди альпинистского снаряжения, для поиска людей, попавших в лавину и т.п. На большом расстоянии не поможет, но сильно поможет, когда человека начали активно искать.

Более серьёзные устройства - это туристские GPS\ГЛОНАСС-навигаторы. Фирма Garmin на этом большую собаку съела, есть устройства на любой вкус. Одна из важных фишек именно туристского навигатора - питание от батареек AA, что очень практично вне городской среды (можно просто таскать пару запасных батареек на аврийный случай и вообще не думать о зарядке).

Ещё один вариант для хоть чуточку дружащих с техникой - уоки-токи гражданского диапазона, на несколько сот метров должны держать связь без проблем.

Ну и статья на Хабре на тему проектирования GPS-трекеров и всего такого. Хоть и не для леса, но, думаю, вам будет интересно узнать, как в принципе люди решают подобные задачи: https://habr.com/ru/post/318894/

[VT100]

А начать - лучше всего с организационных мер. Чтобы рядом с одним-двумя "не дружащими с техникой топографическими кретинами" был один или больше, способный к орентации на местности и знающий её.

Answer 1

[Николай Савельев]

А не проще ли дать компас и определить азимут выхода на дорогу?
Заблудишься - выход Азимут-135.
Что уж проще-то и компас надёжнее смартфона...
Ардуино не выход, батарейка сядет, а вдруг дождь? Проводок отвалился...

Comments

[Odissey Nemo]

Компас - лучший GPS/Глонасс, потребляет милливольты и микроамперы за 100 лет (если подключить к аккумулятору на нагрев), не разбивается при ударе, если не из пластмассы (у меня алюминиево-медный геологический времён СССР).
Способствует развитию пространственного мышления и самостоятельности в принятии решений.
Дёшев!

Все перечисленные свойства абсолютно не рыночные и в РФ подвергаются гонениям на самом высшем уровне)))

[kalapanga]

Совет использовать компас человеку, не имеющему практического опыта ориентированния по компасу просто преступен! По мнению диванных выживальщиков из дома в лес ходят исключительно по прямой, по которой и нужно вернуться. Отметку "нравится" ставят люди ни разу не ходившие в лес и не державшие в руках компас.
Когда не было электронных средств, действительно, люди ориентировались на местности и по компасу и без компаса. Но этому нужно учиться, учиться на практике и учиться долго. Без этого компас - абсолютно бесполезный предмет.

[Николай Савельев]

kalapanga,

учиться долго

ты смеёшься что ли?
Я детей своих за несколько минут научил пользоваться компасом.

Answer 2

[kalapanga]

1) Загуглите что-то типа "gps возвращатель". Миниатюрное дешёвое устройство, эдакий навигатор на минималках. Запоминает одну или несколько точек, а потом показывает направление на запомненную точку.
2) Человек в возрасте, неспособный управляться с навигационными устройствами, не должен в принципе ходить в такой лес, где он может потеряться. Тут никакая техника не спасёт. У меня родители уже совсем пожилые и с электроникой не дружат, так и не суются дальше перелесков из которых практически дом видно.

Answer 3

[rPman]

С точки зрения интерфейса, наплечное устройство должно показывать направление до дома и опционально - расстояние, плюс кнопку сос и в идеале - голосовая связь, но все радиокоммуникации зарегулированы в стране (в лесу тупо может не быть привычной сотовой связи, напоминаю спутниковая тоже зарегулирована так что ее цена неподъемна для большинства), для стороннего наблюдателя это должно быть приложение, показывающее на карте выбранного пользователя.

Создание своего устройства, с высоким уровнем защиты (особенно защита от холода создаст проблем) - проблема, которую сложно будет решить тем кто задает вопросы такого уровня. Ищите лучше готовые решения.

p.s. представь ты создал устройства, раздал из людям, но из-за ошибке в реализации (первый релиз, баги, обычное дело) люди, понадеявшиеся на твое устройство - зашли в болото и погибли, ты готов к подобной ответственности?

Answer 4

[oleg_ods]

В таких ситуациях проверенный gps-навигатор предпочтительнее «колхоза» на базе arduino, все таки тут вопрос жизни и смерти.

А если чисто поиграть с навигацией на arduino, то можно сохранять точку входа в лес и дальше с некими промежутками(например 15-60 мин) сохранять промежуточные точки маршрута. А дальше делать указатели на эти точки в обратном порядке до точки входа, то есть по сути вести по тому же маршруту по которому человек в лес зашел.

Answer 5

[Владимир Коротенко]

Все же лучше это решать организационными методами.
Место для стоянки выбирать на холме. Каждые полчаса бибикать, в горах далеко слышно.
Что же до технического оснащения поставьте на смартфоны простейшее приложение навигации.
Что в нем нужно отметить точку старта и включить функцию возврата.
С ардуинкой не советую связываться. Есть вполне нормальные платы с SOC которые содержат связь, и навигацию
вот например https://aliexpress.ru/item/32998026851.html?sku_id...
Ну и куча трекеров на нем.

Answer 6

[Borys Latysh]

Задумка хорошая.
На базе Ардуино сделать можно я даже думаю можно некий компас на светодиодах сделать чтобы указал направление движения на старте "зачекал" точку с машиной и иди грибы собирай. Потом включился на полянке и тебе стрелкой показало куда идти, к стати если к этому добавить компас то можно будет с минимальным расходом электричества выйти к цели.
но нужен хороший аккумулятор. ЖПС (недорогой на шильде) потребляет много.

Answer 7

[Рикардо Санчес]

мне видится концепция построения устройства для "слаборазбирающихся" таким образом.
Приехал к лесу. Нажал кнопку 1 на приборе произошёл коннект и регистрация стартовой точки.
Если не взял с собой прибор - топай домой.
далее как писали выше чек-поинты с определённым временным интервалом. желательно почаще.
собрался идти обратно, ткнул кнопку 2, прибор строит обратный путь по чек-поинтам и именно по ним.
если стрелка будет указывать на стартовую точку, то по кротчайшему пути можно зайти к болото и утонуть например.

прибор 2 кнопки и дисплей.
я не электронщик, но я так вижу)
(подобная мысль уже озвучивалась, но виденье моё сложилось на стадии чтения заголовка. так что за плагиат не предъявлять)

Comments

[NedoKoder]

Да, примерно так я и хотел. Даже в вопросе подобное расписывал, но мне хотелось узнать, помимо этого способа, есть ли возможность достучаться до базовой станции в глуши. Какой нибудь специальной антенной например

Answer 8

[Александр Прохорович]

Изобретать велосипеды иногда бывает интересно, но не стоит делать это в промышленном масштабе, особенно на Ардуино.

1 - есть целый класс устройств, записывающих трек и позволяющих по этому треку вернуться назад. Как с экраном, так и без экрана с навигацией по запомненным автоматически точкам маршрута. Благодаря оптимизации энергопотребления могут работать несколько дней, в отличие от ардуино, которая сожрет аккумулятор за час и выключится. Есть и приложения для смартфонов, причем бесплатные.
2 - любой GPS-трекер, но нужно покрытие сотовой сети, с чем в лесу, тем более в холмистой/горной местности бывают большие проблемы. Но и здесь уже многое изобретено. Например, Apple Watch умеют определять падение человека и вызывать помощь, причем умеют и передавать координаты как экстренным контактам, так и при звонке на 112/911. Для глухих мест есть спутниковая связь и даже специальные аварийные маяки.