Thinger.io連携でリアルタイム地図表示する確実な車載GPSトラッカー

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino Leonardo	1	専用ハードウェアシリアル（Serial1）確保のため
SIM900開発ボード	1	GSM/GPRS通信用、SIM800互換も可
u-blox NEO-6M GPSモジュール	1
GPSアンテナ	1	安物は受信感度が悪いので品質重視
抵抗 220Ω	2	ステータスLED用
LED（汎用）	2	電源・GPSロック表示用
ユニバーサル基板 7×5cm	1	LED回路用、3Dプリントケース適合サイズ
12V→5V ステップダウンモジュール	1	車バッテリー/シガーソケットから給電
Adafruit microSDカードリーダー	1	5V対応品必須
microSDカード	1	走行距離保存用

必要な工具

• 半田ごて

使用ソフトウェア・サービス

• Thinger.io プラットフォーム（無料IoTダッシュボード）

このプロジェクトについて

「GPSトラッカーを作りたい」というシンプルなアイデアから始まり、学習曲線は急でしたが「多機能GPSトラッカー」に進化しました。初作品なのでフィードバック・改善提案を歓迎します！

車載想定で以下の機能を実装：

• GPS座標を2分ごとにThinger.ioクラウドへ送信、ダッシュボードの地図に表示（HTTP POST）
• SMSコマンド応答：現在地または最終取得位置のGoogle Mapsリンクを返信
• 任意距離（例：4000km）ごとにSMS通知：オイルキャッチタンク清掃リマインダー等に活用可能なソフトウェア「オドメーター」

Arduinoのメモリ制約（フラッシュ・RAM）が厳しく、効率的なコードと軽量ライブラリの選定が必須でした。

主要コンポーネント詳細

• NEO-6M GPS：安価で入手しやすい。ハードウェアシリアル（Serial1）接続
• GPSアンテナ：互換品なら何でも可だが、安物は衛星捕捉数が少なく不安定。品質の良いもの推奨
• SIM900開発ボード：GSM/GPRS用。ソフトウェアシリアル（D8/D9）接続。SIM800系も動作の可能性あり
• Arduino Leonardo：ハードウェアシリアルが2系統必要なため選択（UNOだとソフトウェアシリアル併用でデバッグ困難）
• SDカードリーダー：Adafruit品は5V対応でSPI接続が容易。警告：3.3V専用品を5Vで駆動すると破損します
• ステータスLED：電源表示用とGPSロック表示用
• データ通信付きSIMカード
• 3Dプリントケース：STLファイル同梱、そのままプリント可能

使用ライブラリ

1. NeoGPS：GPS解析用。TinyGPS++より軽量・高速。ライブラリマネージャからインストール可。GitHub
2. Time：UTCタイムゾーン変換用。GitHub
3. PetitFS：超軽量FATファイルシステム。SDカード読み書き用。GitHub

なぜThinger.io公式ライブラリを使わないのか？

公式ライブラリは使いやすいが、Arduino Leonardoのフラッシュメモリの約80%を消費し、他のコードが入りません。そのためHTTP POSTリクエストを自前で実装しています。

SMSコマンド

全て大文字で送信：

• POS：現在地（または最終取得位置）のGoogle Mapsリンク返信
• GETKM：リセット後の累積走行距離返信
• RESETKM：距離カウンタを0にリセット

NeoGPSの設定

インストール後、ライブラリフォルダ内のGPSPort.hを以下で置き換え：

#ifndef GPSport_h
#define GPSport_h
#define gpsPort Serial1
#define GPS_PORT_NAME "Serial1"
#define DEBUG_PORT Serial
#endif

このファイルでGPS接続シリアルポートを定義します。Mega等の場合はSerial2/Serial3に変更。

精度について： GPSは静止時も位置が微小にドリフトするため、距離積算には誤差があります。本プロジェクトでは「15秒間で10m未満の移動は静止とみなす」「10km超のジャンプは異常値として除外」というフィルタを実装。サンプリング間隔は15秒（短くすれば精度向上、処理負荷増）。

PetitFSの設定

超軽量だが制約多し：ファイル作成不可、サイズ拡張不可、追記不可、タイムスタンプ更新不可、同時オープン1ファイルのみ。標準SDライブラリは約12%大きく、全機能を収められないため採用。

設定変更：

1. pffArduino.hのSD_CS_PINを10に変更（SPIのSSピン）
2. pffconf.hで以下を0に無効化：_USE_DIR, _USE_LSEEK, _FS_FAT12, _FS_FAT16
3. pff.cppの不足戻り値FRESULTを追加（初回コンパイルエラー対策）

SDカード準備

• FAT32でフォーマット（SD Card Formatter推奨）
• 同梱のdist.txtとsettings.txtをカード直下に配置（ライブラリはフォーマットに極めてシビア）
• dist.txt：初期距離（例："0"）
• settings.txt：通知トリガー距離（メートル単位、例："4000000"で4000km）

SIM900ボードの準備

1. 電源： Arduinoから給電不可。外部5V-9V/2A以上の電源をDCジャックへ。電源セレクターを「外部」側に
2. シリアル： ソフトウェアシリアル用ジャンパー位置に設定
3. ソフトウェア電源制御： R13ジャンパーを半田付けし、Arduino D7から制御可能に（コード内SIM900power()使用）。手動電源ボタン運用なら不要
4. SIMカードPINロック解除： 通常の携帯電話で解除してから使用
5. ファームウェアバージョン（重要！）： B10以降必須。HTTPヘッダーのContent-Type設定コマンドがB10から対応。AT+CGMRで確認。古い場合はファームウェア更新が必要

コードのカスタマイズ項目

• APN設定： connectGPRS()内の"TeleXXX"を契約キャリアのAPNに変更
• Thinger.io URLと認証キー： postDataThinger()内のURLとauthorizationパラメータを自分のものに置換（HTTPS→HTTPに変更必須。SIM900はSSL非対応）
• タイムゾーン： #define UTC_OFFSET 1を環境に合わせて設定（日本は9）
• 通知トリガー距離・メッセージ・宛先電話番号： DEFAULT_NUMBERとループ内の通知ロジックを編集
• シリアル待機： デバッグ時のみwhile(!Serial);を有効化。本番運用時はコメントアウト必須

Thinger.io連携設定

1. アカウント作成後、「Bucket（データベース）」を作成
2. 「HTTP Device」を作成（デバイス名は短く。長いと認証キーが256バイトバッファを超える）
3. DeviceのCallback設定で作成したBucketを指定
4. CallbackのOverviewから「Method URL」と「Authorization Header（Bearer除く）」をメモ
5. コード内のpostDataThinger()のURLと認証キーを置換。https→httpに変更必須

送信データ形式：{"longitude":xxx,"latitude":xxx,"date":"DD/MM/YYYY HH:MM:SS"}

成功時シリアル出力：+HTTPACTION: 1,200,0（400エラーならURL/認証キー/ファームウェア確認）

追加データ送信時はsprintfのフォーマット厳守でフィールド追加。

ケース（3Dプリント）

• レイヤー0.2mm、サポートなしでプリント可能
• トップケースのネジ穴はプリント後3mmドリルで開ける設計（サポート不要化）
• 7×5cmユニバーサル基板用マウント付き（ブレッドボード使用時は接着で対応）
• 基板固定用に小さなスペーサー推奨

車両電源への接続

車のACC連動（シガーソケット回路）から給電する方式を採用。エンジンOFFで装置もOFF。常時電源が必要ならバッテリー直結またはモバイルバッテリー併用。ステップダウンモジュール（12V→5V/2USB出力）でArduinoとSIM900に給電。消費電流はGSM通信時約110mAh（電波状況により変動）。

既知の問題

• SMS受信とThinger.io送信が同時刻に発生するとSMSコマンドが取りこぼされる。数秒後に再送で対応可能
• 起動時に圏外だと、その後電波が入っても自動再接続しない（起動時のみ接続処理）。将来的に修正予定

コード

GPS_tracker_Leonardo_v2.ino（全コードは元記事参照。主要部のみ抜粋）

#include <SoftwareSerial.h>
#include <NMEAGPS.h>
#include <GPSport.h>
#include <TimeLib.h>
#include "PF.h"
#include "PetitSerial.h"

#define UTC_OFFSET 9  // 日本時間（UTC+9）
#define TXPin 8       // SIM900 Tx
#define RXPin 9       // SIM900 Rx
#define PWRPin 7      // SIM900 電源制御
#define DEFAULT_NUMBER "+81XXXXXXXXXX"  // 通知先電話番号

FATFS fs;
String textMessage, number = DEFAULT_NUMBER;
char sms_msg[160];
float Lat = 0, Long = 0;
boolean valid_location = false;
uint8_t num_sat;
NeoGPS::Location_t prevFix;
NMEAGPS gps;
gps_fix fix;
const char *googlePrefix = "https://maps.google.com/maps?q=";
const char *filename = "DIST.TXT";
const char *settings = "SETTINGS.TXT";
NeoGPS::time_t timeFix;
char datePrint[13], timePrint[10];
float totalDistance = 0, triggerDistance = 4000000;
SoftwareSerial SIM900(TXPin, RXPin);

void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT);
  digitalWrite(3, HIGH);  // 電源LED点灯
  Serial.begin(9600);
  // while (!Serial);  // デバッグ時のみ有効化
  SIM900.begin(9600);
  gpsPort.begin(9600);
  initializeSD();
  SIM900power();
  SIM900.println(F("AT")); delay(500);
  SIM900.println(F("AT+CMGF=1")); delay(500);
  SIM900.println(F("AT+CNMI=1,2,0,0,0")); delay(500);
  connectGPRS();
}

void loop() {
  while (gps.available(gpsPort)) {
    fix = gps.read();
    num_sat = fix.satellites;
    if (fix.valid.location) {
      digitalWrite(4, HIGH);  // GPSロックLED
      Lat = fix.latitude(); Long = fix.longitude();
      if (Lat!=0 && Long!=0 && !valid_location) {
        valid_location = true; prevFix = fix.location;
      }
    }
    if (fix.valid.date && fix.valid.time) {
      timeFix = fix.dateTime; updateTime();
    }
    if (valid_location) {
      // 15秒ごと距離更新
      static const unsigned long REFRESH_INTERVAL_UPD = 15000;
      static unsigned long lastRefreshTime = millis();
      if (millis() - lastRefreshTime >= REFRESH_INTERVAL_UPD) {
        lastRefreshTime += REFRESH_INTERVAL_UPD;
        float distanceDelta = prevFix.DistanceKm(fix.location) * 1000;
        if (distanceDelta > 10 && distanceDelta < 10000) totalDistance += distanceDelta;
        prevFix = fix.location;
      }
      // 2分ごとSD書き込み＋Thinger.io送信
      static const unsigned long REFRESH_INTERVAL_WRITE_SD = 120000UL;
      static unsigned long lastRefreshTimeWriteSD = millis();
      if (millis() - lastRefreshTimeWriteSD >= REFRESH_INTERVAL_WRITE_SD) {
        lastRefreshTimeWriteSD += REFRESH_INTERVAL_WRITE_SD;
        char buf[9]; dtostrf(totalDistance, 8, 0, buf);
        if (PF.open(filename)) Serial.println(F("error open file"));
        while (1) {
          UINT nr;
          if (PF.writeFile(buf, sizeof(buf), &nr)) Serial.println(F("error write file"));
          if (nr == sizeof(buf)) { PF.writeFile(0, 0, &nr); break; }
        }
        // Thinger.ioへHTTP POST
        char httpContent[60], tempstrLong[10], tempstrLat[10];
        dtostrf(Lat, 2, 6, tempstrLat); dtostrf(Long, 2, 6, tempstrLong);
        sprintf(httpContent, "{\"longitude\":%s,\"latitude\":%s,\"date\":\"%s %s\"}", tempstrLong, tempstrLat, datePrint, timePrint);
        char httpdataLen[20];
        sprintf(httpdataLen, "AT+HTTPDATA=%i,10000", strlen(httpContent));
        postDataThinger(httpdataLen, httpContent);
      }
    }
  }
  // 走行距離通知
  if (totalDistance > triggerDistance) {
    char distanceTotalMsg[10];
    itoa((totalDistance/1000), distanceTotalMsg, 10);
    sprintf(sms_msg, "Empty catchtank! Current distance: %skm", distanceTotalMsg);
    textMessage = ""; number = DEFAULT_NUMBER; totalDistance = 0;
    sendSMS(sms_msg);
  }
  updateSerial();
}

// 以下、SIM900制御、SMS送受信、GPRS接続、HTTP POST、SDカード初期化、時刻補正等の関数は元コード参照

3Dプリントパーツ

• トップケース（高さあり版／コンパクト版） - 取り付け穴はプリント後3mmドリルで開孔
• ボトムケース - SIM900・Arduino基板用、コネクタ用切り欠きあり
• SIM900固定具（2タイプ） - マウント穴なしボード対応
• dist.txt / settings.txt - SDカードに配置（リネーム必要）

回路図