雲端計算期末報告
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[TOC]

## Step 0 : Requirement
- ENV
- Python package
1. **pyhon: 3.9.0**
2. **pynmea2: 1.19.0** - Python library for the NMEA 0183 protcol
3. **pyrebase4: 4.7.1** - A simple python wrapper for the Firebase API with current deps
4. **pyserial: 3.5** - Python Serial Port Extension
- GPS sensor
G-MOUSE RoHS ipx6(USB port)

## Step01 : Connect to GPS sensor from raspberryPi 3B and test:

- test wheather GPS sensor already attached the Raspberry Pi

    lsusb

- Output(successful)

- grap the loaction from GPS sensor like this

    # use this command to check the serial port that we can use it. 
    ls /dev/tty*

- Output

- And then use command to grap location info

    cat /dev/ttyACMO

- Output

> NEMA(National Marine Electronics Association) GPS 數據格式介紹
> 1. GPGGA：全球定位系統定位資料（時間、位置、定位類型資料）
> 2. GPGLL：地理位置、緯度、經度
> 3. GPVTG：相對於地面的航向和速度資訊
> 4. GPRMC：時間、日期、位置、航向和速度數據 (我們將選定這個數據做為收集對象)
> 5. GPGSA：GPS 接收器操作模式、定位解決方案中使用的衛星以及 DOP 值。
> 6. GPGSV：視野中的 GPS 衛星數量、衛星 ID 號碼、海拔、方位角和 SNR 值。

- Use package "pynmea2" to parse the GPS locate info ($GPRMC)
- SourceCode

    import pyrebase
    import serial
    import pynmea2

    firebaseConfig={  "apiKey": "<YOUR_APIKEY>",
      "authDomain": "gps-tracker-21ea5.firebaseapp.com",
      "databaseURL": "https://gps-tracker-21ea5-default-rtdb.firebaseio.com",
      "projectId": "gps-tracker-21ea5",
      "storageBucket": "gps-tracker-21ea5.appspot.com",
      "messagingSenderId": "936208496146",
      "appId": "1:936208496146:web:6434e09e7a39466ac00acb"
        }

    firebase=pyrebase.initialize_app(firebaseConfig)
    db=firebase.database()

    while True:
            port="/dev/ttyACM0"
            ser=serial.Serial(port, baudrate=9600, timeout=0.5)
            dataout = pynmea2.NMEAStreamReader()
            newdata=ser.readline()
            n_data = newdata.decode('latin-1')
            if n_data[0:6] == '$GPRMC':
                    newmsg=pynmea2.parse(n_data)
                    lat=newmsg.latitude
                    lng=newmsg.longitude
                    gps = "Latitude=" + str(lat) + " and Longitude=" + str(lng)
                    print(gps)
                    data = {"LAT": lat, "LNG": lng}
                    db.update(data)
                    print("Data sent")

- Output afer parsing

## Step02 : Construct a web system to grab the location from raspberry Pi that is attached by GPS sensor

- WorkFlow

- 流程介紹
1. 後端架構
- GPS傳感器：
負責接收來自衛星的信號，並輸出位置信息的NMEA數據。
2. Raspberry Pi 3B：
- 作為中心處理單元，負責接收從GPS傳感器輸出的NMEA數據。
- Raspberry Pi通過串行接口連接到GPS傳感器，接收位置數據。
3. Pynmea2 解析：
- 一個Python庫，用於解析GPS傳感器輸出的NMEA格式數據。
- 此庫幫助解析數據，提取有用的定位信息，如經度和緯度。
4. gps_send.py 腳本：
- 運行在Raspberry Pi上的Python腳本。
- 腳本讀取和解析GPS數據，然後將解析後的數據（經度和緯度）發送Firebase實時數據庫。
5. Firebase實時數據庫：
- 一個由Google提供的NoSQL數據庫服務，用於存儲和同步客戶端與雲端的數據。
- 本架構中，它用來實時存儲和同步從gps_send.py腳本發送的位置數據。
- 前端架構
1. Web Application (Firebase)：
- 基於Firebase服務構建的Web應用程序。
- 負責從Firebase實時數據庫中實時提取位置數據。
2. Google Maps API：
- 一個由Google提供的地圖服務API，用於在Web應用中渲染地圖。
- Web應用利用這個API將從Firebase獲取的位置數據顯示在地圖上，實現實時位置追蹤。
3. 用戶設備：
- 用戶通過Web瀏覽器訪問Web應用。
- 用戶設備顯示的Web應用通過Google Maps API實現的地圖上呈現實時更新的位置數據。
- 數據流
- GPS傳感器獲取位置數據並通過串行連接傳輸到Raspberry Pi。
- Raspberry Pi使用pynmea2庫解析這些數據，並通過gps_send.py腳本將其發送到Firebase實時數據庫。
- Web應用從Firebase實時數據庫獲取這些數據，並通過Google Maps API在用戶設備上顯示位置。

## step 03 : Practical result

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- Demo