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Forum: Offtopic Modellboot - gefahrene Strecke exakt bestimmen


Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Hallo.
Ich grübel gerade über folgendem Problem nach.

Nehmen wir mal an ich möchte die Position eines Modellbootes bestimmen, 
dann würdet ihr mir sicher zunächst zu GPS raten.
Nun möchte ich aber ein wenig präziser werden und die zurückgelegte 
Strecke meines Bötchens genauer (Ziel: auf 10cm genau) messen.

Wie könnte ich sowas anstellen?
Ich habe ja schließlich keine normale Straße sondern einen Teich oder 
sonstwas unter mir.
Ich hab an eine Art Wasserrad gedacht, aber das halte ich auch für 
unpräzise.

Wer hat kreative und PRAKTIKABLE Vorschläge?

Autor: Matthias S. (da_user)
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GPS sollte doch für soetwas präzise genug sein? Natürlich, für eine 
genaue Positionsbestimmung taugts in dem Fall nicht, aber der Fehler 
ändert sich ja eigentlich zwischen zwei Punkten kaum => relativ stimmt 
deine Strecke!

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Nein, GPS reicht mir nicht, relativ scheint mein Empänger (Navilock 
208-P) auch nicht so doll zu sein.
Es ist eher ein Zahlentanz.
Abgesehen davon such ich halt ne Alternative

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Du könntest zwei optische Empfänger ans Ufer (etwas weiter auseinander 
sollte die Sache vereinfachen) stellen und dein Boot rundum blinken 
lassen.
In den Empfängern sitzt dann ein Detektor für das vom Boot abgestrahlte 
Licht, der wie bei einem Leuchtturm gedreht wird.
Durch die Winkel, in denen das Licht vom Boot auf die "Leuchttürme" 
fällt, kann man die aktuelle Position bestimmen...

Autor: Unbekannter (Gast)
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Möchtest Du relativ zum Wasser oder relativ zum Festland messen?

Autor: Gast (Gast)
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Sinn und Zweck müssen immer den Aufwand rechtfertigen.

Mir scheint die geforderte Genauigkeit zu hoch und die Messtechnik zu 
teuer, es sei denn, man sucht nach und fährt dann über einen Goldschatz.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Ja ich suche nach einem Goldschatz und da ich ihn noch nicht gefunden 
hab, darf die Lösung auch nichts kosten ^^

relativ zum Wasser wäre das non plus ultra.
Das ganze wäre mir egal, ich muss irgendwie die zurückgelegte Strecke 
oder die Bewegungen verfolgen können.

Kann mir dabei vielleicht ein Beschleunigungssensor helfen?

Autor: Jason Hadley (jason80)
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>Nun möchte ich aber ein wenig präziser werden und die zurückgelegte
>Strecke meines Bötchens genauer (Ziel: auf 10cm genau) messen.

Eventuell kommst du mit differential GPS ans Ziel, aber nicht billig.

Einfacher: Du lässt dein Boot eine Spur aus nicht zu schnell 
diffundierendem Farbstoff hinter sich auslegen. Hinterher kannst du den 
Teich oder See von einem Turm oder Quadrocopter abfotografieren und die 
Distanz per Bildauswertung bekommen.

Wenn du etwas zu den Gegebenheiten (Größe des Bootes, Anzahl Objekte im 
Teich, mögliche Windgeschwindigkeit und Strömung im Teich) könnte ich 
dir weitere Hinweise geben. So ist deine Frage einfach sinnlos. Denn 
wenn dein Boot nur ein paar cm fährt, kann ich dir ohne Messung die 
Distanz auf 10cm genau verraten. Wenn es 10000 Runden mit jeweils ca. 
1km Umfang fährt, kannst du deine Projekt von vornherein vergessen.

>Wer hat kreative und PRAKTIKABLE Vorschläge?

Wie wärs mit einer weniger kreativen, sondern wohldefinierten 
Aufgabenstellung?

Autor: Jason Hadley (jason80)
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>relativ zum Wasser wäre das non plus ultra.

Relativ zum Wasser ist einfach. Du kannst eine Dopplersonde in 
ausreichend Abstand zum Boot (an einem sehr dünnen Stab) montieren und 
damit sehr genau die Geschwindigkeit durchs Wasser messen. Das 
Datenblatt verrät dir die Toleranz: bei 0.2% kannst du 50m Distanz auf 
10cm genau messen.

>Das ganze wäre mir egal, ich muss irgendwie die zurückgelegte Strecke
>oder die Bewegungen verfolgen können.

Du scheinst wenig Ahnung zu haben, wovon du redest, Also lassen wir es.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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@Jason: Farbstoff scheidet aus.
DGPS hatte ich mir auch schon überlegt, sehe ich aber als letzt 
Möglichkeit.

>Du scheinst wenig Ahnung zu haben, wovon du redest, Also lassen wir es.
Sonst würde ich nicht Fragen, du stellst gerade Sinn und Zweck eines 
solchen Forums in Frage.

Autor: Jason Hadley (jason80)
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Nein, Fragen wie deine führen soche Foren ad absurdum.

Du erklärst sehr unzureichend, worum es geht. Auf jeden Vorschlag 
antwortest du "... scheidet aus" ohne Begründung. Du kannst nicht 
zwischen Bewegung durchs Wasser und über Grund unterscheiden, deren 
Differenz in jedem Ententeich schon nach wenigen Metern einen Versatz 
von 10cm bewirken.

Schwimm dem Boot hinterher und miss deinen Kalorienverbrauch!

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Die Idee ist gut :-)

Ja, ich weiß im Wasser spielen etliche Faktoren noch eine zusätzliche 
Rolle (Wind, Strömung...).
Um konkret zu werden:
DGPS ist mir zu aufwändig und zu teuer
Farbspur geht wegen dem Umweltaspekt nicht.
Dopplersonde wäre möglich

Worum es geht?
Nun, ich möchte nachdem ich das Boot hab fahren lassen, so ziemlich 
genau wissen, wo ich in einem Teich langefahren bin.
Und ich möchte wissen wann von Punkt A aus Punkt B erreicht habe, also 
wann eine bestimmt Strecke zurückgelegt ist.

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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Nun, das schränkt das Messsystem schon mal ein. Also, Fahrt durchs 
Wasser scheidet aus. Fahrt über Grund ist das, was du brauchst. Damit 
ist dann auch der Versatz durch Strömung und Wind einbezogen. Dann musst 
du nur noch einige Jahre warten, bis Gallileo an den Start gegangen ist. 
Das System soll ja um einiges genauer sein als GPS.

MW

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Bis dahin halt doch DPGS...

Wäre doch eigentlich mal ein lohnendes Afu-Projekt, oder?  Die
DGPS-Baken am Rand selbst platzieren und auf einem Afu-Band senden
lassen.

Autor: Jason Hadley (jason80)
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>Und ich möchte wissen wann von Punkt A aus Punkt B erreicht habe, also
>wann eine bestimmt Strecke zurückgelegt ist.

Was interessiert dich dann die zurückgelegte Strecke? Du willst 
Positionen genau messen, nicht Strecken. Das ist ein himmelhoher 
Unterschied. Mit GPS kannst du die Position bei langsamer Fahrt auf 
einige Dezimeter genau messen. Da aber jede einzelne Position mit einem 
Fehler behaftet ist, wirst du die zurückgelegte Strecke so NIE auf 10cm 
genau erhalten, was du ja auch gar nicht willst, oder doch, oder doch 
nicht?

Das Dopplersystem ist wiederum für die Streckenmessung recht gut 
geeignet, aber für Positionsbestimmung vollkommen ungeeignet. Ich 
erklär's jetzt nicht. Wenn du es nicht glaubst, versuch es!

DGPS fällt auch flach. Du hast anscheinend keinen Schimmer, was das 
kostet.

Vielleicht kannst du mit zwei hochauflösenden Kameras und Bilderkennung 
etwas ausrichten, aber das hängt von den unbekannten Dimensionen ab.

Ich wiederhole es, dein Auftreten stellt den Sinn und Zweck solcher 
Foren in Frage.

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

ich habe mich vor ein paar Monaten mit dem selben Problem ansatzweise 
beschäftigt - hier mein Stand zum Thema:

Mir geht es konkret darum, die (exakte) Position eines UBoot(-Modells) 
zu ermitteln. Ziel soll letztendlich ein autonom fahrendes Boot sein.

Es gibt übrigens viele Unis weltweit, die sich mit diesem Thema 
beschäftigen - es gibt sogar einen weltweiten Wettbewerb (siehe google).

Zur Positionsbestimmung gibts heute faktisch nur GPS. Wie schon weiter 
oben genannt wurde, kann man Fehler durch Differenzmessung etc. 
minimieren. Verschiedene Ansatze die GPS-Daten zu ergänzen (z.B. über 
das Erdmagnetfeld, Sonnenstand etc.) werden momentan getestet.

Für die Geschwindigkeitsmessung wird ebenfalls GPS verwendet.

Warum also nicht auch hier ?

Gruß

Andreas

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Und ich möchte wissen wann von Punkt A aus Punkt B erreicht habe,
> also wann eine bestimmt Strecke zurückgelegt ist.

Na, entscheide Dich doch mal!

Autor: Jason Hadley (jason80)
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>ich habe mich vor ein paar Monaten mit dem selben Problem ansatzweise
>beschäftigt - hier mein Stand zum Thema:

>Mir geht es konkret darum, die (exakte) Position eines UBoot(-Modells)
>zu ermitteln. Ziel soll letztendlich ein autonom fahrendes Boot sein.

Die Positionsbestimmung eines Uboots hat grundsätzlich nichts mit 
Satellitennavigation zu tun, weil du hier einzig akustische Verfahren 
einsetzen kannst.

>Zur Positionsbestimmung gibts heute faktisch nur GPS.

Faktisch ist GPS eine von vielen funkgestützten Methoden, die heute 
erfolgreich angewendet werden.

>Wie schon weiter oben genannt wurde, kann man Fehler durch >Differenzmessung etc. 
minimieren. Verschiedene Ansatze die GPS-Daten zu
>ergänzen (z.B. über das Erdmagnetfeld, Sonnenstand etc.) werden momentan
>getestet.

Richtig, mit Erdmagnetfeld und Sonnenstand kann Phil herausfinden, ob 
sein Ententeich in Deutschland oder in Kanada liegt, aber ob er damit 
die GPS-Genauigkeit auf 10cm verbessern kann?

>Für die Geschwindigkeitsmessung wird ebenfalls GPS verwendet.
>Warum also nicht auch hier ?

Also, Phil ist sich nicht sicher, ob er Strecken oder Positionen messen 
will, aber von Geschwindigkeiten hat er bisher noch nichts erwähnt.

Aber gut, dass wir drüber gesprochen haben.

Autor: Gast (Gast)
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>Also, Phil ist sich nicht sicher, ob er Strecken oder Positionen messen
>will, aber von Geschwindigkeiten hat er bisher noch nichts erwähnt.

Doch, beides & zusätzlich den Zeitpunkt der Position. Aus Positionen 
berechnet man Strecken, aus Strecken und Zeitpunkten dann 
Geschwindigkeiten. Wenn die Strömung konstant ist, ist auch absolut im 
Wasser oder absolut über Grund praktisch gleich...
Phil erwähnte von Anfang an Strecken, diese sind im allg. durch Start- & 
Endpunkt definiert, also will er die wohl auch.

@jason80:
Du postet hier echt nur Müll.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Ich brauche sowohl Strecke als auch Position.
Warum beides?
Nun ich möchte eigentlich sagen können "fahr 2 meter geradeaus" und will 
dann aber auch wissen wo das moped grad steht.
Und klar, Position und Strecke hängen zusammen. Schließlich kann ich aus 
zwei Positionen schon ne Strecke rausrechnen.
Schließlich kann ich aus zwei unterschiedlichen Positionen schon eine 
Strecke ermitteln.

Ich bin nun wirklich kein Roboterfreak oder Mechaniker, deswegen habe 
ich gefragt, weil ich wissen will, was der technische Stand hergibt.

Ich glaube 10cm sind sehr hochgegriffen, schließlich können selbst 
Profigeräte das nur Ansatzweise erreichen.
Ich ziehe draus die Erkenntnis, dass ich mich wohl mit mehreren Metern 
Toleranz zufrieden geben muss.
Vielleicht sollte ich auch aussschau nach einem besseren GPS-Empfänger 
halten,...
Geschwindigkeit interessiert mich derzeit nicht so sehr, also eigentlich 
gar nicht.
Eine Kamera und eine Bilderkennung klingen interessant, das ist zwar 
auch aufwendig, wäre langfristig aber keine schlechte Idee.
DGPS wäre auch möglich, ist aber halt sehr sehr teuer (alles ist 
relativ).

@UBoot-Stocki:
Das Interessiert mich wirklich, hast du ein paar Links?

Autor: Jason Hadley (jason80)
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>Ich ziehe draus die Erkenntnis, dass ich mich wohl mit mehreren Metern
>Toleranz zufrieden geben muss.
Wie bitte? Warum gibst du dann als Zielgenauigkeit 10cm vor? Ist es 
vielleicht auch nicht notwendig, dass dein Modellboot auf dem Teich 
fährt? Solange es bei dir auf dem Tisch steht, kannst du noch ganz 
andere Methoden der Positionsbestimmung anwenden.

Vielleicht hättest du besser gefragt, wie du die Position und Strecke 
eines Bootes geheimer Abmessungen auf einem geheimen Teich bei Kosten 
von maximal z.B. 300,- möglichst genau bestimmen kannst, bei geheimer 
relativer Toleranz bzgl. Position und Strecke. Darauf läuft es nämlich 
hinaus.

>Nun ich möchte eigentlich sagen können "fahr 2 meter geradeaus" und will
>dann aber auch wissen wo das moped grad steht.
Dazu musst du keine Strecke messen. Wenn du das per GPS machst, hast du 
die Startposition relativ genau. Daraus kannst du die Zielposition 
berechnen und diese mit einem Regelkreis ansteuern.
Wenn du dagegen deinem Fahrzeug (ist es jetzt ein Modellboot oder ein 
Moped??) sagst "Fahr 2m geradeaus", wird dein GPS während dieser Fahrt 
eine Punktewolke zurückschicken, deren Verbindung viel länger als 2m 
ist.

>@UBoot-Stocki:
>Das Interessiert mich wirklich, hast du ein paar Links?
Na dann viel Spaß mit Stockis Hilfe rofl

Autor: Mueller (Gast)
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Drei (oder mehr) Mikrofone ins Wasser in Ufernähe verteilt versenken.
Ein Schallgeber (Ultraschall) ins Boot und einen Zeitcode ununterbrochen 
Senden lassen. Ein weiteren Schallgeber mitanderer Frequenz in genau
bekannter Entfernung (langes Bandmaß) in das Wasser (gegenüberliegendes 
Ufer) und die Wassertemperatur messen (Schallgeschwindigkeit ist Temp. 
abhängig). Dann die Tonaufnahmen nach Hause und die Laufzeiten 
auswerten.
Wenn du dann noch die Strömung messen willst braucht es noch eine Boje
mit Schallgeber. Viel Spaß
Ach Ja .. Materialkosten Ohne Rechner zu Hause. ca. 100 Euro schätzte 
ich mal wenn du die Ulraschallgeber mit den Dingern aus alten Uhren 
nimmst und mit Silikon dicht machs.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Meine Güte Jason, ich les doch hier, dass 10cm nicht ohne weiteres, also 
fast gar nicht möglich sind.
Und es sind mehr als 300€, aber allein die finde ich schon viel...
Abmessungen des Fahrzeugs liegen bei etwa 45x20cm.
Na, siehst du jetzt, dass ich mindestens zwei Systeme brauche...
Hmm, Ultraschall, dass ist sone Sache, das setzte ich schon ein und ich 
gehe mal davon aus, das sich das Zeug stören würde, dann müsste ich die 
Konstruktion noch etwas feilen...

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Phil J. wrote:
> Hmm, Ultraschall, dass ist sone Sache, das setzte ich schon ein und ich
> gehe mal davon aus, das sich das Zeug stören würde, dann müsste ich die
> Konstruktion noch etwas feilen...

Wozu?

Vielleicht könntest du das vorhanden System ja auch noch für die Messung 
verwenden?

Autor: Gast (Gast)
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Beim Losfahren ein Bindfaden am Ufer festmachen und vom Boot ausrollen 
lassen. Hiterher Bindfadenlänge messen.
Bindfadenlänge = gefahrene mikrometer, mm, cm oder vielleicht sogar 
etwas mehr.
Kosten: Bandmaß = 2,05 €, Bindfaden (Nähzwirn, Nähgarn) = 0,65 €
(unverbindliche Preisempfehlung)

Autor: Jason Hadley (jason80)
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>Beim Losfahren ein Bindfaden am Ufer festmachen und vom Boot ausrollen
>lassen. Hiterher Bindfadenlänge messen.

Ja, und jedesmal wenn des Boot eine Kurve fährt, rammt es einen Pfeiler 
in den Boden des Teichs, befestigt daran eine Rolle und führt den 
Bindfaden hindurch.

Einfacher: Am Heck des Bootes wird ein horizontal stabilisierter Laser 
angebracht. Ein bindfadennachreichender Roboter rast am Ufer dem 
Laserpunkt hinterher, befindet sich also stets exakt in der 
Mitschiffslinie. Wenn sich beim hinterherrasen der Abstand zum Boot 
ändert, ist diese Abstandsänderung bekannt und wird beim aus/einspulen 
berücksichtigt.

Autor: Phil J. (sunflower_seed)
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Na nen Seil hab ich schon, will ja nicht, das mir mein Spielzeug 
verloren geht.
Hmm, wärs nicht einfacher, wenn ich nen Laser auf nen Spiegel richte, 
der von nem Helikopter in Position gehalten wird?

Autor: Warren Spector (jcdenton)
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also abgesehen davon das das viel zu teuer, enorm zeitaufwendig und 
total unnötig ist bzw wird, wäre das einzige was mir einfallen würde ein 
fixpunkt an land von dem aus du die entfernung zum boot bestimmst. am 
besten 2 fixpunkte, dann braucht der winkel nicht so genau zu sein.

eine distanz zwischen 2 fixpunkten kannst du mit relativ günstigen 
laserentferungsmessern aufn dezimeter genau vermessen, zumindest in dem 
bereich bis sagen wir 50m, dazu reicht n heimwerkergerät ausm baumarkt.

also würde man 2 davon am ufer platzieren, möglichst weit auseinander. 
diese müsste man natürlich auf eine drehachse setzen, um den laser dem 
boot nachzuführen. da wäre die frage wie richtet man nach, ne kamera und 
bisschen software auf nem PC wäre dazu sicher in der lage, sofern das 
boot n guten kontrast abliefert (z.b. rote makierung des bootes auf 
dunklem wasser) ich glaube da würde sich sogar fertige software finden 
die das kann.

n pc wäre dann auch nützlich um aus den 2 entfernungen die tatsächliche 
distanz zum boot zu berechnen, das wäre wohl n sehr einfaches, 
selbstgestricktes programm.

spannender wäre dann noch wie man die daten aus dem 
laserentfernungsmesser in den pc bekommt, wobei ich schätze da gibts 
mittlerweile geräte mit messwerkzeug üblicher RS232, also wäre das keine 
so große hürde.

viel spannender wäre, wie groß ist das boot, und wie stabil liegt es im 
wasser ? es sollte nicht zuviel rumtanzen, sonst klappt das ganze nicht.

ne ständige sichtverbindung ist auch nötig, und ne am besten 
zylinderförmige messdose am höchsten punkt des bootes, rot angepinselt 
als ziel für die 2 kameras und als reflektionsfläche für die laser. die 
laser müssten natürlich in genau der höhe über dem wasser ausgerichtet 
werden.

okay

2 laser entfernungsmesser, ich setze mal wegen RS232 und genauigkeit 
2x300€ an.

2 kameras, müssen nicht so hochwertig sein, nehmen wir etwas bessere 
webcams, 100-200€

n pc, alter laptop, eventuell vorhanden? steckdosen hats am ufer ja auch 
nich wirklich immer so viele.

2 stabile plattformen für die laser und kameras, reicht n holzbrett mit 
erdnägeln, drauf nen am besten kugelgelagert und mit nem schrittmotor 
angetrieben, kleiner AVR würde sicher die lageregelung umsetzen die der 
PC vorgibt...  ich schätze das verschlingt problemlos 200-300€

die unglaubliche menge zeit die du da reinstecken wirst will ich garnich 
wissen :D

vorteile

- es ist mit einfachen, leicht zu beschaffenden mitteln umsetzbar
- die kosten sind überschaubar
- das funktionsprinzip ist relativ simpel und überschaubar, und sollte 
funktionieren
- die potentielle genauigkeit ist ziemlich hoch, besonders die 
wiederholgenauigkeit

nachteile

- es ist relativ teuer
- es erfordert viel bauzeit
- es ist aufwendig aufzubauen
- die reichweite ist nicht unendlich groß
- es muss eine sichtverbindung zu den 2 punkten am ufer zum boot geben
- das boot sollte relativ stabil im wasser liegen

Autor: Gast (Gast)
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Skalier dein Modellboot einfach um den Faktor 10-20 nach oben. Dann hast 
du ein richtiges Boot. Damit kannst du aufs richtige Meer (hat auch den 
Vorteil, dass wir bald Ruhe vor deiner dämlichen Fragerei haben, wenn es 
nicht für eine seefeste Konstruktion gereicht hat).
Dann brauchst du keine cm Genauigkeit mehr, und auf einmal reicht ein 
stinknormales GPS für 50,- vollkommen aus. Keine Helikopter, Laser und 
PCs mehr, und du glaubst gar nicht, wie billig die Geschichte wird. 
Genug Leute sind froh, wenn sie ihr schrottreifes Boot aus dem Garten 
loswerden und geben dir noch etwas dafür, wenn du es mitnimmst.

Autor: Mueller (Gast)
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Noch ein Vorschlag:(obwohl ich überzeugt bin das das mit dem Ulraschall 
und
Matlab geht, weils sowas ähnliches schon gibt im mm Bereich über 10 
Meter)
Also:
Baue an deinen Auto einen demontablen Mast von sagen wir 15 Meter (must 
dazu bei den Funkern eine (mobile Antennenbau-)Anleitungen suchen wie 
das geht) und baue oben drauf einen Hochauflösende Kamera und werte das 
dann mit Matlab aus. So was gibt es auch schon. Eine Kammera kann bis 
ca.1/50 pro Pixel
mit einen Trick (Matlab) auflösen. Damit solltes du aber nicht rechnen.
Aber 1/10 pro Pixel ist schon machbar. Auf das Boot einen roten Ball.
So gute Nacht jetzt

Autor: Kapitänsleutnat zur See a.D. (Gast)
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Sonar auf den Teichgrund, bei ausreichender Samplingrate kannst Du 
anhand der untergrundbewegung die Geschwindigkeit bzw. den zurück 
gelegten Weg errechnen.
Im Schwimmbad geht das aber wahrscheinlich nicht weil der untergrund 
nicht uneben genug ist!

Autor: Thilo M. (Gast)
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Ein Bekannter hatte sowas schon mal gebaut:
drei Ultraschall-Empfänger am Ufer platziert, auf dem Boot war ein 
relativ starker Ultraschallsender, der in 0.3s - Abstand kugelförmig 
einen Impuls ausgesendet hat. Am Ufer war ein PC, der die Laufzeit der 
drei Signale gemessen und ausgewertet hat.
Die Uferlinie des Teiches muss dazu nicht unbedingt bekannt sein, nur 
für automatische Navigation ist das erforderlich. Die Bewegung des 
Bootes wird relativ erfasst.

Zur Zeit testet er ein System mit Datenübertragung und CRC per 
Ultraschall, um Störungen zu vermindern. Ansonsten scheint das Teil 
recht gut zu funktionieren.

Es wird natürlich die Bewegung über Grund erfasst, Störfaktor ist hier 
der Wind. Evtl. kann das Ganze unter Wasser stattfinden, dann stört die 
Strömung, aber die restlichen Störeinflüsse (Schall in der Luft) werden 
gemindert.

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