Hallo Leute, ich brauche fachkundigen Rat bzw. Tipps. Folgendes Problem ist zu lösen: Positionsbestimmung (X/Y) eines stehenden Objektes in einem Raum (max. 6x6m). Gesucht ist eine (wie immer) einfache und kostengünstige Lösung! Folgende Überlegungen habe ich mir gemacht: Positionsbestimmung über die Laufzeitmessung von Schallwellen (Ultraschall) - min. 3 Sender, das Objekt als Empfänger (~GPS Prinzip). Die Koordinaten der Sender sind bekannt. Sender 1..n senden nacheinander kurze Impulse. Der Empfänger kann Aufgrund der unterschiedlichen Laufzeiten seine Position bestimmen. Das Objekt kann nicht über Leitungen mit den Sendern verbunden werden. Daraus ergibt sich das Problem der zeitlichen Synchronisation (Wann sendet welcher Sender). Um eine genaue (1cm) Positionsbestimmung zu erreichen, muss die Synchronisation kleiner 10µs betragen. Lösungsansätze: 1. Einen Satz Funksteckdosen (günstig) direkt oder nur die Funkeinheiten indirekt verwenden. Das Objekt wählt nacheinander einen Kanal an (Fernbedienung) und misst die Antwortzeiten. Frage: Liegt das Laufzeitverhalten (Taste Sender (Fernbedienung) Empfang Empfänger) eines solche Systems unter 10µs? Hat einer Erfahrungen mit diesem Thema? 2. Synchronisation über Funkuhrmodule. Jede Einheit (Ultraschall-Sender und Empfänger) werten die DCF77 Signale aus. Sender 1 sendet alle XX:XX:X1 Sekunden eine kurzen Impuls, Sender 2 alle XX:XX:X2 Sekunden, usw. Frage: Liegt das Laufzeitverhalten (DCF77 Modul Takt (Umschalten der Sekunden?) eines solche Systems unter 10µs? Hat einer Erfahrungen mit diesem Thema? Ist es sinnvoller jedem Ultraschall-Sender eine Echtzeituhr (RTC) zu spendieren, und diese nur über DCF77 zu synchronisieren? 3. Jeder Einheit (Ultraschall-Sender und Empfänger) eine Atomuhr zu spendieren, wie bei GPS ;-) Ggf. muss man empirisch die Latenzzeiten des Systems ermitteln. Bin natürlich für andere (realistische im Hobbybereich) Ansätze offen. Gruß MyMeisle
hi, wenn sender, objekt und empfänger nicht miteinander verkabelt sein dürfen bietet sich möglicherweise folgende überlegung an: empfänger der kompletten mimik emmitiert ein startsignal für sender-1. sender-1 ermittelt seinen abstand zum objekt per us, überträgt ihn per ir zum empfänger, empfänger emmitiert ein startsignal für sender-2 usw. jeder sender muss halt ein bissl schlau gemacht werden aber dafür gibt's ja avr's. ...so mal als mögliche anregung, grüssens, harry
@harry - Danke für Deine Anregung. "empfänger der kompletten mimik emmitiert ein startsignal für sender-1. sender-1 ermittelt seinen abstand zum objekt per us, überträgt ihn per ir zum empfänger, empfänger emmitiert ein startsignal für sender-2 usw." So wie ich das verstanden habe, hast Du nur die Problematik vom Empfänger auf Sender verschoben (Huhn-Ei oder Ei-Huhn). Eine Übertragung via IR ist nicht möglich (evtl. kein direkter Sichtkonntakt). Es ist sicherlich sinnvoller einen Empfänger (Objekt) "ein bissl schlau" zu machen, als n Sender.
Wenn kein IR, warum nicht Funk (Bluetooth,WLAN,833Mhz-Funk) ? Gruss
@T.Stütz Funk ändert auch nichts an der Problematik (Synchronisation). Angenommen der Empfänger sendet ein Startsignal an Sender1. Wie soll dann Sender1 den Abstand ermitteln? Und diesen Abstand an den Empfänger übermitteln (über IR, Funk oder Flaschenpost - ist ganz egal). Dann ist es doch sinnvoller, dass der Empfänger (Objekt) gleich den Abstand selber ermitteln kann. Im übrigen gerneriert im Lösungsansatz 1 der Empfänger das Startsignal. In Ansatz 2 wird das Startsignal automatisch generiert - aber jeder Teilnehmer weis darüber bescheid. Eine Positionierung über elektromagnetische Wellen (Funk und Licht) ist noch viel, viel schwieriger und erfordert, Aufgrund der Signallaufzeit (ca. Lichtgeschwindigkeit) Zeitmessungen im ps (0.000000000001s bzw.0.000001µs) Bereich.
Wieso nicht das zu ortende Objekt senden lassen und die Laufzeitunterschiede an 3 Empfängern auswerten? Das scheint mir die einfachste Möglichkeit zu sein.
Mallo MyMeisle, warum verwendest Du keine Transceiver? Ich sende an Pos 1. eine Id und dieser bounced diese ID dann und meldet eventuell seinen Offset noch. Sozusagen modulierter Ultrashalldatentransfer. Dann kenne ich die Laufzeit von Empfänger und zurück (dt) T = (dt - offset) / 2. Zusätzlich könnte man noch den ganzunterschied zur Hilfe nehmen und so die Position noch stärker verfeinern. Gruß
hi nochmal, erstmal besteht die abstandsmessung per us immer aus einer einheit aus sender und empfänger, die in einem gerät verbaut sind. nu haste von 3 oder mehr 'geräten' den abstand zum objekt, erst die auswertungen der unterschiedlichen abstände ergibt die position im raum. und den job soll das teil machen, der in meinem vorschlag 'empfänger' heisst. wenn ir nicht geht (6m distanz???) kannste natürlich die einzelnen info's auch per ultraschall an den empfänger schicken, das is halt technik aus den 70er, nicht unsymphatisch aber durchaus verbesserungswürdig, daraus ist ja denn auch ir entstanden. wie t schon schreibt, wenn kein ir dann halt 'ne andere methode, die is ja auch völlig wurscht. ich denke die nummer mit 3 us-sendern und einem einzigen us-empfänger (falls das deine urüberlegung war) wird so einfach nix werden, weil du ja 'ne reflektion messen willst. wenn ein beliebiger sender einen impuls ausgibt, was kommt dann bei einem externen empfänger an? der impuls oder die reflektion eines impulses? reflektion vom objekt oder von einer wand? so wird's nix, die kürzeste strecke, die gewertet werden kann ist eine gerade, und die spielt sich im idealfall zwischen 'gerät' und objekt ab. ich hoff', ich hab's nich allzu unklar formuliert. grüssens, harry p.s. wie exakt soll denn die position sein?
Lies nochmal genauer; er will keine Reflexionen messen, sondern das Objekt als Empfänger verwenden: "min. 3 Sender, das Objekt als Empfänger".
@Andreas Geht nur, wenn die 3 Empfänger miteinander verkabelt sind, ansonsten gleiche Problematik (Synchronisation). Der Sender muss dann in der Lage sein in einem Bereich von 360° abzustrahlen. Und ein zusätzlicher Aufwand ist dann, dass eine Telemetrie für das Senden der Ergebnisse (Position) erforderlich ist.
@harry "p.s. wie exakt soll denn die position sein?" Sorry, habe beim Erstellen der Anfrage versehentlich die Genauigkeit vergessen. Der Raum (Koordinatensystem) ist in ein 10mm Raster aufgeteilt. @Marcus Ist Dein Vorschlag nicht gleich Lösung 1, oder habe ich Deinen Ansatz nicht verstanden?
Eigentlich kommt das Deinem Lösungsansatz 1 schon ganz nahe, allerdings is die auswertung von elektrischen WEllen bei so geringen Distanzen mehr als ungenau. Da sollte man doch schon SChallwellen verwenden, die sind schließlich langsamer! Zusätzlich würde ich noch den Gangunterschied der beiden Wellen bestimmten und so komm ich weit unter 10mm. Das Hauptproblem werden RElektionen sein. Gruß
Darf das Medium sichtbar sein? Befindet sich in dem Raum mehr als nur das Objekt? (Wie groß ist das Objekt?) Wird es nur in einer Ebene bewegt? Zur Ultraschall-Lösung fällt mir ein, dass an irgendner Hochschule mal eine 3D-Mouse in der Art entwickelt wurde (google...). Einen Leuchtturm kann man auch gut in einem Raum finden. Wenn man dann 2 fest installierte Empfänger hat, dann weiß man, wo sich das Objekt befindet. Soll das Objekt seine Position bestimmen, käme ein Laserscanner (wie sie aufm Bau beim Estrich-Schütten benutzt werden, in Frage (lässt sich wohl im Hobby-Bereich durch Laser-Pointer+Scannerspiegel realiseren), der auf 2 wiederum fest installierte prismatische Reflektoren (Licht kommt auf dem gleichen Weg zurück, wie es eingestrahlt wurde) trifft. Auswertung erfolgt dann mit Fototransistor im Objekt. Dann hat man 2 Winkel, und kann triangulieren, da die Strecke zwischen den Reflektoren ja auch bekannt ist. Befindet sich das Objekt in einem leeren Raum, könnte man auch 2 Kameras mit entsprechender Bildverarbeitung nehmen...
Manmal vergisst man am Ende, was am Anfang stand...Schallwellen... Im Wasser ist das übrigens kein Problem (es stand ja nicht dabei, dass der Raum nicht mit Wasser gefüllt sein kann). Im Taucherbereich gibt es Pinger, die der Taucher mit sich trägt. Diese geben in gewissen zeitlichen Abständen ein Geräusch von sich und das Boot besitzt 3 Empfänger, die das Signal empfangen. Nun wird mittels Laufzeitunterschied die Position des Tauchers bestimmt.
@Marcus "Eigentlich kommt das Deinem Lösungsansatz 1 schon ganz nahe, allerdings is die auswertung von elektrischen WEllen bei so geringen Distanzen mehr als ungenau. Da sollte man doch schon SChallwellen verwenden, die sind schließlich langsamer! Zusätzlich würde ich noch den Gangunterschied der beiden Wellen bestimmten und so komm ich weit unter 10mm. Das Hauptproblem werden RElektionen sein." Nochmal von Vorne. Für die Distanzmessung würde ich Schall verwenden. Für die Triggerung (=Synchronisation) Funk(schalter) oder DCF77. Es war noch nie die Rede, elektrische Wellen (Funk) für die Distanzmessung zu verwenden. Bei dem ursprünglichen Aufbau (siehe Anfang), sind Reflexionen kein Problem, da eine Refelexion (längerer Weg) immer später als das erste Signal (direkter Weg = Abstand) kommt. @Rahul Der Raum ist eine Werkstatt, die nicht geflutet wurde ;-) Es befinden sich noch viele andere Gegenstände im Raum. Der Messaufbau ist OK. Es geht um Latenzzeiten Funk bzw. DCF77 (Zeitsignal aus Braunschweig = Funkuhr).
Hi! Ich würde nur den/die RTC's mit dcf synchronisieren weil Laufzeituntersch. an der Tagesordnung sind und die Empfangsmodule ja die 100/200ms Impulse selbst erzeugen. Da spielen immer Bauteiltoleranzen mit rein. Aber mal so als Gedanke, die 77,5KHz kommen mit einer Kurzzeitgenauigkeit von 10 hoch -10 daher und stellen eine gute Ref. dar. Fernseher-H-Impulse(FBAS) haben auch eine Genauigkeit von 10 hoch -8. MFG Uwe
Wie wäre es denn eigentlich mit einer Kombination aus Funk und Schall (oder hab ich da jetzt wieder was überlesen)? Man könnte doch jedem US-Sender noch einen Funk-Sender verpassen, der einen Impuls oder so abgibt, bevor per Ultraschall gesendet wird bzw. gleichzeitig. Dann hätte man eine Synchronistion, die auch noch relativ genau wäre... Gruß Rahul
Hi, mal als Idee. Mach Dir doch die extremen Geschwindigkeitsunterschiede von Funk, und Ultraschall zunutze. Empfänger sendet per Funkt ein Startsignal. Nahezu verzögerungsfrei kommt das Signal am Empfänger an, der dann die drei, miteinander verkabelten AVR mit US-Empfänger triggert. Also: Funk triggert die Zähler, die dann bei Eintreffen des US gestoppt werden. Damit ist über die verschiedenen Zählerstände die Position im Raum bekannt. Wenn das zu mesende Objekt seine Position kennen muß, dann kann man das als Telegramm "gemütlich" auf beliebige weise an das Objekt übertragen. Nur als erste Idee, kann Fehlerhaft sein! Gruß Thomas
@Rahul Bingo - Du hast es kapiert ;-) @ Uwe So ungefähr hatte ich das vor, das 77,5KHz-Signal direkt zu verarbeiten. Kenne mich leider in der Funktechnik zu wenig aus. Eine einfacher Empfänger, der den Synchron Takt erzeugt würde mir reichen - die Informationen (Datum Uhrzeit) sind mir eigentlich egal. Wie müsste so ein Empfanger aufgebaut sein? DCF-Antennen (Ferritkern mit Windungen gibt es ja günstig. Nur wie sieht die Folgeschaltung aus? Falls ich nicht weiterkomme muss der Ansatz von Andreas herhalten. @Andreas "Wieso nicht das zu ortende Objekt senden lassen und die Laufzeitunterschiede an 3 Empfängern auswerten? Das scheint mir die einfachste Möglichkeit zu sein." Ich denke, dass dieser Ansatz die Lösung mit dem kleinsten Aufwand bedeutet. Nachteil: - Verkabelung - Telemetrie - 360° Sender (???) Danke Jungs für eure Tipps. MyMeisle
Die 3 stationären Empfänger zu verkabeln sollte doch kein allzu großes Problem sein, oder? Und die Synchronisation zwischen Sender und Empfänger ist überflüssig, da der Laufzeit_unterschied_ zur Bestimmung der Position völlig ausreichend ist. Probleme mit Reflexionen wird es auch nicht geben, da in jedem Fall das direkte Signal schneller ankommt als irgend eine Reflexion.
@TSalzer "Mach Dir doch die extremen Geschwindigkeitsunterschiede von Funk, und Ultraschall zunutze." - genau darum geht es ja! Siehe Anfang Lösungsansatz 1. "Nahezu verzögerungsfrei kommt das Signal am Empfänger an". Dieses verzögerungsfrei (= Reaktionszeit - nicht die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Radiowellen) war die Frage (< 10µs). Wenn schon Verkabelung, dann die Lösung von Andreas. Benötigt eben eine Telemetrie ( und keinen einfachen Funkschalter), um das Ergebnis an das Objekt (Sender) zu übermitteln.
Es gibt doch (sogar beim grossen "C") kleine Handfunksender, die man ziemlich einfach dafür benutzen kann. Alles, was Selbstbau ist, ist strafbar...
Guck mal da: Grosses gelb-blaues C: Funk-Sende-/Empfänger-Set Bestell-Nummer:130428 Euro 14,95 Gruß Rahul
Hallo, ich versteh immer noch nicht, warum man auf eine 2. Übertragungsart ausweichen soll. Das mobile Modul sendet einen US-Impuls aus. Die 3 stationären Module reagieren darauf wiederum mit einem US-Impul, welcher zeitverzögert ausgesendet wird. 1. Sender x s Verzögerung, 2. Sender y s, 3. Sender z s. Das mobile Modul ermittelt aus (Antwortzeiten - Verzögerung) der einzelnen Module die Laufzeiten für die doppelte strecke und kann daraus seine Position bestimmen. Die Verzögerungen müssen nur groß genug sein, das Reflexionen der vorrausgegangenen Impulse soweit abgeklungen sind, daß der neue Impuls eindeutig identifiziert werden kann. Ciao, Werner
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