Track ME: Arduino Mega 2560で作るGPS/GPRSカー・パーソナルトラッカー試作機

部品と材料

部品	数量	備考
Arduino Mega 2560	1	複数のハードウェアシリアルポート必須
NEO-6M GPSモジュール	1	シリアル接続、eBay等で安価入手可能
Adafruit SDカードシールド	1	ログ記録用（SPIピン変更要）
Seeedstudio GPRSシールド V2.0	1	SIM900搭載、SMS送受信用
ジャンパーワイヤー	1セット
9V電池	1	動作確認用（実用時は大容量バッテリー必須）
プラスチックケース	1	防水・防塵対策済みのもの推奨

プロジェクト概要

車両や個人の位置追跡デバイスを自作するプロジェクトです。Arduino Mega、GPS、GPRSシールド、SDカードで構成されるシンプルなシステムです。SDカードはオプションですが、位置情報履歴の記録と「最後の既知位置」機能のために搭載しています。

システム動作

• 常時GPSで現在位置を取得・更新
• SIMカードへ着信があると自動的に着信拒否し、発信者へSMSで位置情報を返信
• GPS受信良好（衛星数≥3、有効な座標あり）の場合: 現在位置をGoogle Mapsリンク付きで送信
• GPS受信不良の場合: SDカードに保存された「最後に取得できた有効な位置」を送信
• 日時、位置、SMS送信成否をSDカードにログ記録

SMSメッセージ例

// 現在位置取得成功時
Hugo location is now: Lat: 54.315010, Log: 10.130997. https://maps.google.com/maps?q=54.315010,+10.130997

// GPS受信失敗時（最後の既知位置）
I can not seem to find Hugo. Last time that I've saw him, was in: Lat: 54.315010, Log: 10.130997. https://maps.google.com/maps?q=54.315010,+10.130997

配線詳細（Arduino Mega特有のピン配置対応）

SDカードシールド（Uno用→Mega用にSPIピンを配線し直し）

Uno SPIピン	Mega SPIピン
MOSI (11)	51
MISO (12)	50
SCK (13)	52
SS (10)	53

GPRSシールド (Seeedstudio V2.0)

• J7ジャンパーを「Software Serial」側に設定
• シールドのピン7,8 → Arduino Mega Serial1 (ピン18=TX, ピン19=RX)

GPSモジュール (NEO-6M)

• Arduino Mega Serial2 (ピン16=TX2, ピン17=RX2) に接続
• 電源はSDカードシールドの5V/GNDから供給

電源

• 9V電池をVinピンまたはDCジャックに接続
• ※実用時はスリープモード実装と大容量バッテリーが必須（現状は約1時間で電池切れ）

ライブラリ設定（Arduino Mega対応）

1. GSMライブラリ（GPRSシールド用）の GSM.h で //#define UNO をコメントアウトし、#define MEGA を有効化
2. HWSerial.h でも同様に #define MEGA を有効化
3. GPS用に TinyGPS++ ライブラリを使用

プログラムフロー

1. 起動時: GPRS、GPS、SDカードを初期化
2. GPSが衛星を捕捉し有効な座標を得るまで待機（この期間の着信は拒否のみ）
3. 衛星数≥3かつ有効座標取得後は、着信時に現在位置SMS送信
4. 衛星数<3または無効座標の場合、着信時に最後の既知位置SMS送信
5. 全データをSDカードに追記保存

課題と今後の改善点

• 電池持続時間約1時間 - スリープモード未実装。ディープスリープと間欠動作の実装が必須
• サイズが大きい - 専用基板を設計中（写真参照）
• GPRSシールドの電源管理、アンテナ配置の最適化

ソースコード

#include "SIM900.h"
#include <SoftwareSerial.h>
#include "sms.h"
#include "call.h"
#include <TinyGPS++.h>
// GSM.cppの27,28行でシリアルピン変更可
// GSM.hでMEGA定義必須
#include <SPI.h>
#include <SD.h>

const int chipSelect = 53; // MegaのCSピン
CallGSM call;
SMSGSM sms;
char number[20];
byte stat = 0;
int value = 0;
char value_str[5];

TinyGPSPlus gps;
const char *googlePrefix = "https://maps.google.com/maps?q=";
double Lat, Long;
int day, month, year, hour, minute, second;
int num_sat;
boolean one_point_true = false;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.print(F("Starting GSM..."));
  if (gsm.begin(9600)) Serial.println(F("READY"));
  else Serial.println(F("IDLE"));
  
  Serial.println(F("Starting GPS"));
  Serial2.begin(9600); // GPS用ハードウェアシリアル
  
  Serial.print(F("Initializing SD card..."));
  pinMode(53, OUTPUT);
  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println(F("Card failed, or not present"));
    return;
  }
  Serial.println(F("card initialized."));
}

void loop() {
  Get_GPS();
  Check_call();
}

// GPSデータ取得・解析
void Get_GPS() {
  while (Serial2.available() > 0)
    if (gps.encode(Serial2.read()))
      num_sat = gps.satellites.value();
  
  if (gps.location.isValid()) {
    Lat = gps.location.lat();
    Long = gps.location.lng();
    if (Lat != 0 && Long != 0) one_point_true = true;
  }
  if (gps.date.isValid()) {
    day = gps.date.day(); month = gps.date.month(); year = gps.date.year();
  }
  if (gps.time.isValid()) {
    hour = gps.time.hour(); minute = gps.time.minute(); second = gps.time.second();
  }
  smartDelay(500);
  if (millis() > 5000 && gps.charsProcessed() < 10) {
    Serial.println(F("No GPS detected: check wiring."));
    while (true);
  }
}

// GPSオブジェクトを継続的にfeedする遅延関数
static void smartDelay(unsigned long ms) {
  unsigned long start = millis();
  do {
    while (Serial2.available()) gps.encode(Serial2.read());
  } while (millis() - start < ms);
}

// 着信チェック・処理
void Check_call() {
  stat = call.CallStatusWithAuth(number, 0, 0);
  if (stat == CALL_INCOM_VOICE_AUTH) {
    delay(100);
    call.HangUp(); // 着信拒否
    Send_SMS();    // SMS返信
  }
}

// SMS送信（現在位置または最後の既知位置）
void Send_SMS() {
  int error;
  char Date[13]; sprintf(Date, "%02d/%02d/%04d ", day, month, year);
  char time1[10]; sprintf(time1, "%02d:%02d:%02d ", hour, minute, second);
  
  delay(100);
  char lat_print[10], Long_print[10];
  dtostrf(Lat, 5, 6, lat_print);
  dtostrf(Long, 5, 6, Long_print);
  
  if (num_sat >= 3 && one_point_true) {
    char sms_OK[160];
    sprintf(sms_OK, "Hugo location is now: Lat: %s, Log: %s. %s%s,+%s\n", 
            lat_print, Long_print, googlePrefix, lat_print, Long_print);
    Serial.println(sms_OK);
    error = sms.SendSMS(number, sms_OK);
  } else if (num_sat < 3 && one_point_true) {
    char sms_NOK[150];
    sprintf(sms_NOK, "I can not seem to find Hugo. Last time that i've saw him, was in: Lat: %s, Log: %s. %s%s,+%s\n",
            lat_print, Long_print, googlePrefix, lat_print, Long_print);
    Serial.println(sms_NOK);
    error = sms.SendSMS(number, sms_NOK);
  } else {
    Serial.println(F("No valid GPS point"));
    return;
  }
  
  if (error == 0) Serial.println(F("SMS ERROR"));
  else Serial.println(F("SMS OK"));
  
  // SDカードにログ記録
  File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);
  if (dataFile) {
    dataFile.print(Date); dataFile.print(" "); dataFile.print(time1);
    dataFile.print(" "); dataFile.print(number); dataFile.print(" ");
    dataFile.print(lat_print); dataFile.print(", "); dataFile.print(Long_print);
    dataFile.print(" "); dataFile.print(error); dataFile.println();
    dataFile.close();
  } else {
    Serial.println(F("error opening datalog.txt"));
  }
}

回路図

プロジェクトページのSchematicsセクションに全体配線図とSDカードシールド改造図が掲載されています。