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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 2D Wegberechnung mit Beschleunigunssensor ?


Autor: Mätte T. (maette)
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Hallo,

habe vor eine 2D Zeichnung einer Bewegung am PC auszugeben. Momentan 
stehe ich ziemlich am Anfang dieses Problems - und zwar bei dem/den 
Sensor(en).
Das zu messende Objekt ist ein Seilfeld mit einer Länge von ca. 50m - 
1000m
Kommt Wind von der Seite entsteht ein Staudruck und das Feld bewegt 
sich. In der Mitte des Seilfelds soll nun ein Sensor befestigt sein und 
den Verlauf des Felds aufzeichnen.
Nun brauch ich entsprechende Sensoren dafür, denke, dass die maximale 
Beschleunigung nicht sehr groß ist, da das Feld entsprechende Masse hat 
und auch eher Träge ist ( schätze ich mal ). Problematischer sehe ich da 
die minimale Beschleunigung, da auch sehr wenig Wind kommen kann und die 
Auslenkung nicht erfasst wird, was mit der Zeit zu Integrationfehlern 
führt oder der Wind konstant zu nimmt - genau unter der 
Empfindlichkeitsgrenze des Systems.
Zur Nullstellung des ganzen Systems habe ich mir gedacht, dass wenn der 
Wind eine bestimmte Zeit auf Null ist ( Windsensor ) + keine Kräfte am 
Sensor messbar sind, sich das Feld auch nicht mehr bewegen dürfte.

Optische Erkennung fällt leider aus und GPS ist nicht genau genug.

Ich hoffe ich konnte ungefähr beschreiben was ich meine.

Hat jemand Erfahrung mit Sensoren oder gute Tipps, bzw. eine Idee für 
die mindeste Beschleunigung, die so ein Sensor haben sollte.

danke
mfg
Mätte

Autor: Holger S. (strabe)
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Hallo Mätte,

interessante Aufgabe,
vielleicht könntest Du die Lageänderung des Seilfeldes wiederum mit 
einem Seil auf ein Poti übertragen. Oder mit einer Seilschleife auf 2 
Potis, damit keine zusätzlichen Zugkräfte überwunden werden müssen.
Gruß Holger

Autor: yalu (Gast)
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Gibt es überhaupt eine Möglichkeit, den Sensor exakt horizontal am
Seilfeld zu befestigen? Selbst wenn du den Ruheoffset herausrechnest,
wird der Sensor bei Bewegung die horizontale Lage verlassen.

Da zweimal integriert wird, genügen schon allerkleinste Fehler, um das
Ergebnis ziemlich schnell wegdriften zu lassen, da der Wegfehler
quadratisch mit der Zeit wächst.

> Optische Erkennung fällt leider aus

Wieso werden bei solchen Vorhaben immer die aussichtsreichsten
Lösungsansätze als erste verworfen? ;-)

Autor: Mätte T. (maette)
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ok, danke soweit für die Antworten.

@Holger:
Das mit dem Poti entfällt leider, da es keine Referenz gibt, an der man 
die Potis befestigen könnte.

@Yalu:
Exakt horizontal denke wird nicht gehen, aber die Erdbeschleunigung 
setzt sich ja aus 2 Kräften zusammen ( X, Y in 2D ). Das mit der Neigung 
dachte ich, dass man das über die Kräfte herausbekommen kann, oder 
Neigungsmesser oder so.

Mir ist optisch auch als erstes gekommen, ist aber wegen hochem 
Verschmutzungsgrad, Entfernung und rauer Umgebung leider wieder 
ausgefallen.

Autor: yalu (Gast)
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Ein zweiachsiger Beschleunigungssensor misst die Vektorsumme aus

1. der Beschleunigung auf Grund der Bewegung des Sensors und

2. der Erdbeschleunigung.

Da du nur an (1) interessiert bist, musst du vom Messwert also den
Erdbeschleunigungsvektor subtrahieren. Dessen Betrag ist bekannt, aber
mit der Richtung wird es schwierig, wenn der Beschleunigungssensor
seine Lage ändert.

> Das mit der Neigung dachte ich, dass man das über die Kräfte
> herausbekommen kann, oder Neigungsmesser oder so.

Ein Neigungssensor misst im Prinzip auch nichts anderes als ein
einachsiger Beschleunigungssensor, nur dass das Ergebnis als Winkel
ausgegeben wird. So, wie der Messwert des Beschleunigungssensors durch
die Neigung beeinflusst wird, wird der Messwert des Neigungssensors
durch die Querbeschleunigung beeinflusst, und er liefert deswegen
keine zusätzliche Information¹.

Die benötigten zusätzlichen Informationen würde ein Kreisel (Gyroskop)
liefern. Mit einem zweiachsigen Beschleunigungssensor und einem
Kreisel kann man tatsächlich ein 2-D-Inertialmesssystem aufbauen. Aber
auch der Kreisel hat das Driftproblem. Um eine halbwegs gute
Stabilität des Systems über mehr als ein paar Sekunden zu erreichen,
muss man zu Komponenten greifen, deren Kosten im Bereich von einigen
10000 bis 100000 Euro liegen.

¹) Genau genommen stimmt das nicht ganz: Mit einer Kombination aus
einem translatorisch und einem rotatorisch messenden Neigungs-/
Beschleunigungssensor kann - zumindest theoretisch - zwischen Neigung
und Querbeschleunigung unterscheiden. Aber bei geringen Neigungen geht
diese Unterscheidungmöglichkeit im Messrauschen unter.

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Ev, nimm GPS, zwei GPS empfänger, Funkmodem oder loggen auf SD-Karte der 
raw daten, bekommt man bis zu 50hz, und mache dann
Postprocessing von den rinex Daten, Genauigkeit unter einem Centimeter.

Autor: Mätte T. (maette)
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hallo,

leider übersteigen diese Kosten etwas den Rahmen =)

@ Francesco Na:
könntest du mir bitte etwas genauer erklären, wie man mit GPS auf einen 
Centimeter Genauigkeit kommen? Wenn das funktionieren würde wär das 
natürlich die Lösung, dachte aber mit GPS kommt man nur auf einige 
Meter.

danke soweit
Mätte

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

>...Centimeter Genauigkeit kommen? Wenn das funktionieren würde wär das...

Das wirst du mit Beschleunigungssensoren auch nicht hinbekommen. 
Ausserdem musst du bedenken, das sich die Fehler kumulieren.

MfG Spess

Autor: Mätte T. (maette)
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dachte nur, da er gesagt hatte "... rinex Daten, Genauigkeit unter einem 
Centimeter".
Würde ja bei Stillstand des Seilfelds wieder zurücksetzten.

Danke für alle Ansätze ...

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Mätte T. wrote:

> könntest du mir bitte etwas genauer erklären, wie man mit GPS auf einen
> Centimeter Genauigkeit kommen? Wenn das funktionieren würde wär das
> natürlich die Lösung, dachte aber mit GPS kommt man nur auf einige
> Meter.

Drum sagte er ja auch: Nimm 2 Stück GPS!

Einer steht einfach nur so fix rum und empfängt ständig das GPS
Signal das ihm sagt wo er rein rechnerisch sein müsste. Da dieser
eine Empfänger aber exakt weiß wo er gerade ist, kann man daraus
errechnen welchen Fehler man zur Zeit aus genau dieser Satteliten-
geometrie und sonstigen Einflüssen erhält. Genau diesen
Fehler wendest du auch auf den sich bewegenden GPS Empfänger an
und erhälst somit seine exakte Position.

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

>natürlich die Lösung, dachte aber mit GPS kommt man nur auf einige Meter.

Nur mal als Denkanstoss: Ein 'privates Differential GPS'. Da es nicht um 
die absolute Position geht, spielt die genaue Kenntnis der 
Empfängerposition keine Rolle. Also ein fixer und ein beweglicher 
Empfänger. Die Differenz zwischen beiden Positionsangaben bestimmt die 
Position relativ zum fixen Empfänger. Durch die geringe Entfernung 
zwischen fixen und beweglichen Empfänger sollten sich einige Fehler 
eliminieren.

MfG Spess

Autor: Mätte T. (maette)
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@ Karl heinz Buchegger :
aber ich habe ja keinen fixen punkt - bzw. nur einen 500 oder 1000m 
entfernten. Hätte ich so einen Punkt müsste ich ja die Koordinaten genau 
wissen und so die Abweichung vom GPS bestimmen? - hab ich das soweit 
richtig verstanden - und diese Differenz auf das bewegende Element 
anwenden.

danke

Autor: Mätte T. (maette)
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wie schwer ist so ein "privates" GPS zu realisieren, da es eigentlich 1D 
ist bzw. wenn ich z.b. alle 1000m eine Stütze habe dort 2D, was bedeuten 
würde 2 sensoren mit abstand 1000m ein sensor 40m unter einem der 
anderen und das messobjekt in der mitte.

wenn es jemand hilft kann ich auch eine Zeichnung erstellen.

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

Nein. Du brauchst nur einmal den 'x-y'-Abstand zu bestimmen(oder 
ausmessen).Danach werden nur Differenzen benötigt.
Was ist eigentlich ein Seilfeld( entschuldige die dumme Frage)?

MfG Spess

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Mätte T. wrote:
> @ Karl heinz Buchegger :
> aber ich habe ja keinen fixen punkt

Doch, den hast du.
Genau diese Rolle spielt dein 2.-ter GPS Empfänger.
Der ist dein Fixpunkt.

Im Grunde willst du doch nicht die absolute Position des sich
bewegenden Empfängers wissen. Du willst nur wissen, welche Position
der sich bewegende Empfänger in Bezug auf den fixen Empfänger
hat.
Also vergleichst du die Koordinaten der beiden Empfänger. Die
Koordinaten-Differenz davon entspricht der linearen Distanz
zwischen den beiden Enmpfängern. Und da man davon ausgehen kann,
dass sich Messfehler, die durch die Sattelitengeometrie bzw.
Signalspiegelungen etc. entstehen in beiden Empfängern auf die
gleiche Weise bemerkbar machen, weichen beide Empfänger zur
selben Zeit um den gleichen Fehler von der tatsächlichen Position
ab. Da du aber die Differenz der Koordinaten nimmst, kürzt sich
dieser Fehler wieder heraus und übrig bleibt die wesentlich genauere
Distanz von einem Empfänger zum anderen.

Autor: Gast (Gast)
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Wie groß muss den Zeit- und Ortsauflösung sein?

Du könntest ja auch 2 Referenzfunksensoren z.B. an der Aufhängung der 
Seile befestigen und dann triangulieren.

Oder ein Drucksensor? Den Sensor selbst in ein längeres Rohr packen, um 
Windverwirbelungen wegzuhalten und zusätzlich irgendwo in der Nähe einen 
Referenzsensor plazieren, um die Wetterauswirkungen des Tages 
herausrechnen zu können...so in der Art.

Du könntest auch mehrere Sensoren über der Seilmitte verteilen und die 
Ergebnisse jeweils untereinander auf Plausibilität prüfen.

Autor: Mätte T. (maette)
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hmm, X-Y Abstand ?
ein Seilfeld ist ein von einer zur nächsten Stütze gespanntes Seil - und 
es bewegt sich in der mitte.

Autor: Michael (Gast)
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Du meinst sowas wie ne Seilbahn? Oder ne Überlandleitung? Oder blick ich 
das mit dem "Seilfeld" nicht - wieso Feld?

Autor: Mätte T. (maette)
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@ Karl heinz Buchegger:
Das Problem mit dem fixpunkt ist das ich keine gute Möglichkeit habe den 
2ten GPS Empfänder zu platzieren ( Seil über unwegsamen Gelände oder 
über Wasser ). Deshalb sagte ich, nächter Fixpunkt 500m Entfernte 
Stütze.


@Gast:
mit einem Drucksensor könnte man aber nur die Y Auslenkung bestimmen ( 
nach oben ), aber nicht die Querauslenkung, oder meinst du mit einem 
Staudruckrohr?

die Zeitauflösung sollte so sein, dass sich eine Kurve zeichnen lässt, 
also mehr als 3 Werte bei Auslenkung in eine Seite.

Die Ortsauflösung, natürlich umso genauer umso besser, aber im 
Centimeter-Bereich bis einem halben Meter oder so.

@michael :
heisst nur seilfeld, ist einfach nur die mitte eines gespannten seiles.

mfg

Autor: yalu (Gast)
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Um mit GPS den Zentimeter zu erreichen, sind zwei Dinge erforderlich:

Wie schon geschrieben wurde, muss ein Differential-GPS (DGPS)
eingerichtet werden. Der stationäre Empfänger sollte so nahe wie
möglich an dem zu vermessenden Punkt liegen, aber 1000m Abstand sind
noch ok.

Des Weiteren müssen beide GPS-Empfänger mit Trägerphasenauswertung
ausgestattet sein. Bei guten Empfängern, wie sie in der Geodäsie
eingesetzt werden, ist dies der Fall. Leider sind diese ein Stück
teurer als Geräte aus dem Supermarkt. Ich habe gerade keine aktuellen
Preise im Kopf, aber vor einigen Jahren wurde mir ein Preis von ca.
50000 Euro für ein Komplettsystem (zwei Empfänger, terrestrische
Funkübertragung, Antennen und Zubehör) genannt. Sicher sind die Dinger
mittlerweile aber eine ganze Ecke günstiger.

Ohne Trägerphasenauswertung liegt die Genauigkeit mit DGPS unter
günstigen Bedingungen bei etwa 0,5m.

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

>Das Problem mit dem fixpunkt ist das ich keine gute Möglichkeit habe den
>2ten GPS Empfänder zu platzieren ( Seil über unwegsamen Gelände oder
>über Wasser ). Deshalb sagte ich, nächter Fixpunkt 500m Entfernte
>Stütze.

Na das recht doch. Abgesehen davon, geht es mir wie Michael. Wozu ist 
das Ganze?

MfG Spess

Autor: Gast (Gast)
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Stimmt mit dem Drucksensor hat man nur eine Höhenangabe - hab ich 
vergessen. Aber vielleicht wäre das als Referenz ganz sinnvoll, um die 
Neigung eines Beschleunigungssensors auszukalibrieren?

Von deinen Angaben zur Auflösung bin ich etwas verwirrt:

Was heisst 3 Messwerte pro Seite? Meintest du vielleicht Sekunde? Das 
würde in meinen Augen hinkommen.

Zur Ortsauflösung: Wenn dir bei einem Seil mit 500m Länge ein halber 
Meter Messgenauigkeit noch reicht um eine Kurve zu zeichnen, dann muss 
das Seil ja ganz schön heftig schwingen...wie schwer ist denn das Seil 
und welche Schwingungsamplituden und -frequenzen erwartest du denn?

Falls es nur um die Durchbiegung geht ist vielleicht auch eine 
Dehnungsmessstreifenanordnung auf dem Seil sinnvoll?

Autor: Michael (Gast)
Datum:

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Jetzt mal so ins Blaue: Du schreibst das Feld hat ne gewisse Masse und 
ist daher träge. Du schreibst weiterhin ein Drucksensor würde Dir nur 
die Y-Auslenkung (Höhe) geben. Das ist zunächst korrekt. Die Frage ist 
nun: Kann sich das Ding nach oben bewegen OHNE sich zur Seite zu 
bewegen? Wohl eher nein wenn es aufgrund seiner Masse träge ist. Wenn 
dem so ist dann kann das Ding seine Höhe nur durch ne seitliche Bewegung 
verändern. Da Du die Länge des Seils kennst und ebenso den Abstand 
zwischen den Masten (setze ich jetzt einfach mal voraus) kennst Du doch 
auch den tiefsten Punkt des Seils. Tiefer gehts nicht - und höher gehts 
nur wenn das Seil zur Seite ausschlägt. Einziges Problem: Du weisst 
nicht ob nach links oder nach rechts denn jede Höhe gibts eben genau 
zweimal. Einmal auf der linken Seite und einmal auf der rechten Seite. 
Das liese sich aber vielleicht irgendwie anders rausfinden. Z.B. mit nem 
zusätzlichen GPS dessen Daten Du nur dazu verwendest um herauszufinden 
wie das Seil schwankt (also von links nach rechts oder von rechts nach 
links).

Habe ich da irgendwo nen Denkfehler?

Grüsse
Michael

Autor: Mätte T. (maette)
Datum:

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ok, unter 1000m müsste man es schaffen, ist Trägerphasenauswertung 
unbedingt erforderlich? (50.000-eine Ecke) ist auch noch ein bisschen 
teuer ;)

Habe einige Preise gefunden, als ich nach GPS Modul mit TPA suchte, bin 
mir aber nicht sicher ob das das richtige ist 
http://www.gis-gbr.de/index.htm?Info_Gis_GPS.htm~Info

Autor: Mätte T. (maette)
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Bin mir eben über die Schwingungsfrequenz und Amplituden noch relativ 
unklar. Das mit dem Drucksensor stimmt, aber der Drucksensor ist ja 
relativ ungenau und durch Seildehnung ( Erwärmung ) verändert sich die 
höhe auch. Das mit 3 Messwerte pro Seite war eine komische Angabe, aber 
denke 3 MW pro Sek. müssten reichen, da sich das System eh nicht 
schneller ändert.

Autor: yalu (Gast)
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> Habe einige Preise gefunden, als ich nach GPS Modul mit TPA suchte,
> bin mir aber nicht sicher ob das das richtige ist
> http://www.gis-gbr.de/index.htm?Info_Gis_GPS.htm~Info

Die Genauigkeiten sind dort ja angegeben. Wenn das reicht ...

Hier wird übrigens so ein "Zentimeter-GPS", wie ich mir das oben
vorgestellt habe, gebraucht verkauft:

Ebay-Artikel Nr. 190230709283

Scheint tatsächlich etwas billiger geworden zu sein ;-)

Autor: Michael (Gast)
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Mätte, lass doch mal raus, was das sein soll!

Wenn Du selbst nichtmal weisst wie die Frequenz und die Amplitude ist - 
dann ist es für uns hier schwer Dir was zu raten weil evt. weit übers 
Ziel hinaus oder eben weit daneben weil zu ungenau.

Also ich bräuchte ab diesem Zeitpunkt mehr Informationen (woher kommt 
denn auf einmal die Längung des Seils? Ist die so groß, dass sie nicht 
vernachlässigbar ist?) sonst ist alles Weitere Philosophie ;-)

Grüsse
Michael

Autor: Mätte T. (maette)
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ok, werde mal eine Zeichnung machen, bitte um ein bisschen Zeit.
Die Längung des Stahlseils kommt durch Erwärmung und Abkühlung des 
Stahls.

Werde die Zeichnung dann uploaden.

@Yalu:
Danke für den Link, aer auch dieser Preis liegt etwas auserhalb des 
Rahmen, da es mehrere Seilfelder gibt und auch mehrere solche 
Messinstrumente montiert werden sollten.

danke

Autor: Mätte T. (maette)
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so nun kommt noch die zeichnung, hat leider ein bisschen gedauert.

6 Stahlseile gespannt und werden mit Rahmen in gleichem abstand 
zueinander gehalten. Nun soll über den Sensor die Linie aufgezeichnet 
werden, die das Teil bei Krafteinwirkung zurücklegt ( oberes Bild ). Ob 
sich das System verschiebt und dreht oder nur seitlich verschiebt.
Im unteren Bild sieht man den ungefähren Querschnitt.

danke für eure hilfreichen Tipps.

mfg

Autor: Mätte T. (maette)
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wie schwer ist ist es optisch das gewünschte herauszufilter ?

also angenommen eine Kamera ist auf einer der Stützen und mit einem 
Teleobjektiv ausgestattet und "schaut" auf einen Laserpunkt in der Mitte 
des Seilfelds und zeichnet so die Kurve auf (kurve des LP).
Das Problem waren eben Umgebungsbedingungen ( schwerer Sturm, starker 
Regen ) und Verschmutzung.

Sind schon weitere Ideen bei der obigen Zeichnung aufgekommen oder ist 
sie nicht aussagekräftig ?

danke
mfg
Mätte

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Also, 3D Accel + 3D Magnetometer müßte wäre eine inertiale Möglichkeit,
das zu messen. Wegen GPS, DGPS ist nicht mehr zu machen, es gab da
mal ein Motorola GPS, welches die Korrektionsdaten rausgibt, ansonsten
Sauteuer und nicht präzise. Module, welche RAW Date rausgeben, bekommt
man schon ab 40 Euro, und mit Programmen kann man dann diese Raw-Daten
zu Rinex umwandeln, die dann Postprozessiert werden können. Der
Rest ist oben schon erklärt.

Autor: Holger S. (strabe)
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Hallo zusammen,
vielleicht noch ein anderer Ansatz,
was wenn man eine Mechanik mit einem Pendel ( oder besser Lot )unterhalb 
des Rahmens positioniert und die Auslenkung desselben bestimmt.
Gruß Holger

Autor: Mätte T. (maette)
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@ Holger S. :
Das Lot würde aber ja schwingen, denke ich mal, oder wie hast du das 
genau gemeint?

@ Francesco Na:
Wie meinst du DGPS ist nicht mehr zu machen? Du schreibst ja weiter 
unten, dass man aus den RAW Daten die Rinex Daten erzeugen kann und die 
dann Postprozessieren. Würde das gehen mit 2 so 40€ Modulen, wie hoch 
ist dann ungefähr die Genauigkeit?

danke

Autor: Francesco Na (franceso-)
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> Wie meinst du DGPS ist nicht mehr zu machen?
DGPS basiert auf RTCM Message type. Früher gab es ein einziges Motorola
Oncore GPS Module, welcher imstande war, diese Message zu generieren.
Ohne wirklich großen Aufwand ist kein DGPS mehr zu realisieren.
Es gibt freie sowie Kommerzielle DGPS Broadcasts, die Genauigkeit ist
da jedoch schlechter.

Hier eine Liste von freien DGPS Broadcast Sendern in DE,

 ORT , Frequenz, Koordinaten, Reichweite.

Groß Mohrdorf  308,0  54° 22’ N  12° 55’ E  285  Helgoland  298,5  54° 
11’ N  07° 53’ E  285
Zeven  303,5  763  53° 17’ N  09° 15’ E  285
Iffezheim (Rhein)  293.5  48° 50' N  08° 07' E  225
Bad Abbach (Donau)  314.5  48° 56' N  12° 02' E  225
Mauken (Elbe)  313.5  51° 43' N  12° 49' E  225
Koblenz (Rhein)  302.5  50° 20' N  07° 38' E  225  Groß Mohrdorf  308,0 
54° 22’ N  12° 55’ E  285
Helgoland  298,5  54° 11’ N  07° 53’ E  285
Zeven  303,5  53° 17’ N  09° 15’ E  285
Iffezheim (Rhein)  293.5  48° 50' N  08° 07' E  225
Bad Abbach (Donau)  314.5  48° 56' N  12° 02' E  225
Mauken (Elbe)  313.5  51° 43' N  12° 49' E  225
Koblenz (Rhein)  302.5  50° 20' N  07° 38' E  225

Je nach Entfernung könnte ich dir die erzielbare Auflösung sagen,
sollte irgendwas zutreffen. Man braucht nur einen einfachen UKW 
empfänger
sowie zwei op´s. (ca 5 Euro an Bauteilen), wobei die Genauigkeit im
schlimmsten Falle 3 mt ist.

> Du schreibst ja weiter
> unten, dass man aus den RAW Daten die Rinex Daten erzeugen kann und die
> dann Postprozessieren. Würde das gehen mit 2 so 40€ Modulen, wie hoch
> ist dann ungefähr die Genauigkeit?
Die Genauigkeit hängt von der Entfernung ab, bei einem Abstand von 1-2km
ist die Genauigkeit unter 1mm, bei 30-50km ist sie 10-20cm.
>
> danke

Autor: Mätte T. (maette)
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hallo,

was spricht dann gegen das letztere? 1mm ist ja fast schon zu genau ;)
Ist das auch so genau, wenn ich keine Trägerphasenauswertung habe ?
Also einfach 2 so Module und dann selbser die Differenz etc. berechnen - 
ist das möglich ?

Eine fixe Basisstation fällt leider weg, da das System unabhängig und 
"mobil" sein sollte.

danke, klingt sehr interessant das DGPS =)

Mätte

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Mätte T. wrote:
> hallo,
>
> was spricht dann gegen das letztere? 1mm ist ja fast schon zu genau ;)
Es gibt unterschiede, DGPS ist eine Realtime-Korrektur, hingegen
Rinex ist Postprocessing, also im Nachhinein.
> Ist das auch so genau, wenn ich keine Trägerphasenauswertung habe ?
Im Prinzip ist es das, viele Module liefern Raw Daten, auch bis 20-50 
HZ,
welche dann in Rinex umgewandelt werden und Postprozessiert werden.
> Also einfach 2 so Module und dann selbser die Differenz etc. berechnen -
> ist das möglich ?
Ja, wegen der Module, da mußt du vorher suchen, bez. Raw Daten sowie
Konvertierung zu Rinex, ich kenne ca 20 solcher Module, sowie einige
GPS Geräte, die das können bei einem Preis von 40-160 Euro.
>
> Eine fixe Basisstation fällt leider weg, da das System unabhängig und
> "mobil" sein sollte.
Für Postprozessing mit Rinex Daten brauchst du eine Referenzstation,
welche statisch ist, sprich nicht bewegt wird. Das kann ein kleines
Kästchen sein, das an einem Träger montiert wird, oder auch irgendwo
nur deponiert und fixiert wird.
>
> danke, klingt sehr interessant das DGPS =)
>
> Mätte

Autor: Mike (Gast)
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Wie wäre es denn mit einer Triangulation über Ultraschall: 3 (oder 4 für 
eine 3D- Bestimmung) Ultraschallsender sitzen an festen Punkten- z.B. 
den Stützen und senden gerichtete synchronisierte Schallimpulse in 
Richtung auf einen Empfänger am Seil. Beispielsweise im Abstand von 100 
ms. Der Empfänger bestimmt den Zeitabstand zwischen den Pulsen. Driftet 
der Empfänger auf einen Sender zu- und gleichzeitig von einem anderen 
weg, verändert sich die gemessene Zeitdifferenz zwischen den Pulsen. Die 
Orte konstanter Laufzeitdifferenzen liegen auf Hyperbeln (2D-Fall)bzw. 
Hyperboloiden (3D). Bestimmt man die Differenzen zwischen allen 
Senderpaaren kann man den Ort des Empfängers als Schnittpunkt der 
Hyperboloide bestimmen.
Ebenso könnte man über den Dopplereffekt die Bewegungsgeschwindigkeit 
bestimmen. Falls die Reichweite des Ultraschalls nicht reicht, kann man 
auch elektromagnetische Wellen, z.B. Radar nehmen, nur wird die 
Zeitdifferenzmessung dann deutlich komplexer (Nano- statt 
Millisekunden).


Gruss
Mike

Autor: Jonny Obivan (-geo-)
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Hallo zusammen,

Könnte man nicht eine Ultraschallortung verwenden? Man befestigt einfach 
in der Mitte des Seils einen Ultraschallsender mit ordentlich 
Lautsprecherleistung. An den Spitzen beider Masten und am Fußpunkt einer 
der Masten befestigt man Ultraschallempfänger. Sowohl Empfänger als auch 
der Ultraschallsender sind mit einer Leitung verbunden. In regelmäßigen 
Abständen wird die Leitung mit einem Puls beaufschlagt, welcher den 
Sender veranlasst zu senden und bei den Empfängern einen Timer triggert. 
Wenn das Ultraschallsignal beim Empfänger ankommt, wird der Timer 
gestoppt. Zum Schluss liegen 3 Zeitwerte vor, aus denen sich die 
Position ermitteln lässt. Das ganze Prinzip ist so einfach, dass es mit 
einem simplen AVR realisierbar wäre.

Habe das Prinzip im Anhang

EDIT: Ah Mike hatte eine ähnliche Idee.

Gruß
Jonny

Autor: Jonny Obivan (-geo-)
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Anhang kann man nicht editieren?

Autor: Mike (Gast)
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@Jonny Obivan: Danke für die Zeichnung. Es geht natürlich in beiden 
Richtungen: Sender beweglich und Empfänger fest oder umgekehrt.
Bei festen Sendern ist aber die Bündelung des Schalls z.B. per 
Hornstrahler in Richtung auf den Empfänger einfacher.

Gruss
Mike

Autor: Jonny Obivan (-geo-)
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Hallo Mike,

Stimmt. Das leuchtet sein. Allerdings ist eine solche Messung auch 
ungenauer, da ich zu 3 unterschiedlichen Zeitpunkten 3 Messungen 
durchführen muss. Zwischen den Messungen verändert das Objekt ja seinen 
Ort. Allerdings ist diese Ungenauigkeit wohl zu vernachlässigen (eine 
Messung dauert ja nur wenige ms).

Edit: Ist eine Ausrichtung dann wirklich einfacher? Wenn ich den Sender 
am Mast habe, kann ich den Sender ausrichten, aber den Empfänger nicht. 
Wenn ich den Sender in der Mitte habe, kann ich den Sender nicht 
ausrichten, dafür aber die Empfänger. Kommt das nicht auf dasselbe raus?

Grüße
Jonny

Autor: Mätte T. (maette)
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habe leider schlechte nachrichten fürs DGPS. Das System sollte auch 
unter schwersten Bedingungen funktionieren bzw. nur dort und ich denke 
dass man in einem Hurrican kein GPS mehr garantieren kann bzw. beim 
schwerem Sturm, dicken Wolken oder schwerem Regen.

Die Idee mit Ultraschall finde gut, nur kann es sein, dass ich vom Fuss 
der Stütze keinen direkten Sichkontakt auf das Seilfeld habe, was die 
Messung stören bzw. nicht möglich machen würde, oder ?
Ich könnte vielleich auch an den Stützen einen Ausleger nach links und 
rechts machen und dort die Sender / Empfänger befestigen. Wie siehts mit 
Ultraschall über so "weite" Strecke bei schwerem Regen aus?

danke für die hilfe soweit
Mätte

Autor: Francesco Na (franceso-)
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gps funktioniert sei es bei Wind, wie bei Regen, egal wie stark der ist.
Ev. sollte man eine Helical Antenna verwenden, die man sich auch selbst
anfertigen kann, damit bei Lageänderung die Satelliten nicht verloren
gehen, wie z.B. bei patch-antennen das der Fall ist.
Ultraschall funktioniert schon bei leichtem Regen nicht mehr.
Weiters ist Ultraschall auch für Windgeschwindigkeiten Anfällig,
sprich man kann damit gut Windgeschwindigkeiten messen, aber bei
Abständen mit unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten sind diese nicht
mehr korrekt.

Autor: Mätte T. (maette)
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ok, dann fällt Ultraschall aus.
Funkioniert GPS wirklich mitten in einem Hurrican in einem abgelegenen 
Gebiet, auf Inseln im Pazifik z.b. - jedenfalls abgelegen - und bekommt 
man da noch ausreichend Satelliten für ausreichende Genauigkeit?
Das System sollte speziell in solchen Fällen messen, also dafür 
ausgelegt sein.

danke
Mätte

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Das kann man berechnen, oder auch einfach testen.
Es gibt Zonen, wo es zu gewissen Zeiten nur wenige Satelliten gibt.
Wie gesagt, 3D Accel + 3D Magnetometer , wobei die Magnetometer zur
Positionsbestimmung und Accel-Drift Korrektur verwendet werden,
ist eine Alternative.

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Das kann man berechnen, oder auch einfach testen.
Es gibt Zonen, wo es zu gewissen Zeiten nur wenige Satelliten gibt.
Wie gesagt, 3D Accel + 3D Magnetometer , wobei die Magnetometer zur
Positionsbestimmung und Accel-Drift Korrektur verwendet werden,
ist eine Alternative. Wenn in Hurricans, dann kommen noch Gyros hinzu.
Jedenfalls, Materialkosten ca 120 Euro in beiden Fällen, also nichts low 
cost.

Autor: Jonny Obivan (-geo-)
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Hallo,

mal eine Frage: Kann man nicht über dem eigentlichen Seilfeld ein extrem 
stramm gespanntes, leichtes Referenzseil anbringen, dessen Position sich 
in einem Sturm nur minimal verändern kann?

Autor: Mätte T. (maette)
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@Jonny:
Das Problem ist, das das Gerät auch Nachgerüster werden können sollte 
und über so große Strecken straff zu spannen ist nicht so einfach zudem 
geben die Stützen in Längsachse der Bahn leicht nach.

@ Francesco Na:
120€ liegen gut im Budget. Wie genau sind denn die 3D Magnetometer? 
EIgentlich geht es nur um die Aufzeichnung der maximalen Auslenkung und 
der Neigung.

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Die Magnetometer sind sehr genau, und auch schnell, ich betreibe
sie mit 24bit ADC´s (MCU von Silicon Labs), jedoch auch mit 16bit
(pwm + Komparator) bekommt man gute Ergebnisse, darunter kannst du es
vergessen. Eine Möglichkeit, wie ich das vielleicht machen würde,
einen Sender am Boden, oder besser noch am Masten, so ein billiges
RF Modul, sowie ein Empfänger mit RDF Modul und drei Antennen. Damit 
detektiert man die Richtung des
Signals, und erreichnet so die Auslenkung.

Autor: i5013 (Gast)
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Nochmal zum Verständnis der GPS-Genauigkeit:
Ist es richtig, dass die Ungenauigkeit der GPS-Messung ausschliesslich 
(oder zum weitaus größten Teil) aus der momentanen Anordnung der 
Satelliten kommt und nicht von irgendeinem HF-Analog-Voodoo im Gerät 
selbst?

Wollte hierfür nur nochmal ein kurzes "jau" hören. :-)
Danke.

Autor: Francesco Na (franceso-)
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i5013 wrote:
> Nochmal zum Verständnis der GPS-Genauigkeit:
> Ist es richtig, dass die Ungenauigkeit der GPS-Messung ausschliesslich
> (oder zum weitaus größten Teil) aus der momentanen Anordnung der
> Satelliten kommt und nicht von irgendeinem HF-Analog-Voodoo im Gerät
> selbst?
>
> Wollte hierfür nur nochmal ein kurzes "jau" hören. :-)
> Dank
Jain, im Prinzip Ja. Angenommen man hat eine Deckung von 4 oder 3 
Satelliten, bei 3 Satelliten muß man generell die aktuelle Höhe dem GPS
vorgeben, sonst wird falsch gerechnet, dann gibt es eine große 
Fehlquelle,
nähmlich die Ionosphäre. Genaugenommen gibt es noch eine, das Quarz im
Empfänger. Ich fange mal mit diesem an, da es für dich wichtig ist.
Diese Quarze müssen, um eine außreichende Genauigkeit zu haben,
Temperaturkompensiert werden. Das geschieht automatisch, aber nur im
für das Gerät vorgegebenen Temperaturbereich. Also aufpassen.
Zur Korrektion der Ionosphäre wird in Militärischen Empfängern mit
zwei unterschiedlichen Frequenzen gearbeitet, welche verschieden
Verzögert werden, und so eine Korrektur möglich ist.
Bei dem System mit dem Postprozessing wird einfach davon ausgegangen,
daß sich der Referenz-GPS nicht bewegt, und die Differenz der
Signale die besagte Korrektur ist, welche dann auf dem mobilen GPS
übertragen wird, und so die aktuelle Position herausfiltert.
Das ist ein anderes Prinzip, als die Trägerdifferenz-Amplitude.
Hierbei wird ein GPS mit entsprechender Firmware benutzt, ein 
Clocksignal
zu generieren, mit dem die anderen GPS´e gespeist werden. Es gibt diese
Module, welche für das Timing optimiert sind, welche auch mit nur einem
Satelliten ein hochgenaues Timing liefern kann. Dann werden 3 GPS 
Module,
die alle mit der gleichen Firmware sowie Clock laufen, benutzt, inkl 
externem Resetgenerator, damit die Firmware bei allen auch exact gleich
arbeitet. Nun kann man bei Verwendung der Raw Daten die Differenz der
Trägerwelle herausbekommen, und somit die absolute Lage im 3D Raum,
zusätzlich zu den Beschleunigungen und der aktuellen Position.

Autor: Mätte T. (maette)
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Magnetometer basieren bzw. messen das Magnetfeld der Erde und können so 
Ortsänderungen bestimmen.
Hab grad folgendes im Wiki gelesen :
"Magnetometer auf Basis von Bose-Einstein-Kondensaten (BEC-Magnetometer) 
mit einer Empfindlichkeit von 10^(-14) T sowie einer räumlichen 
Auflösung von 3 µm."

Wie genau ist die Auflösung bzw. Genauigkeit eines Magnetometers 
wirklich ( 1. allgemein, 2. ein das man sich auch leisten kann ) ?

Wie siehts da mit schwankungen des Erdmagnetfelds aus ?

danke soweit
Mätte

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Hallo Mätte, schau dir das magnetometer example board von SI-Labs an.
Kostet dich ca 15-20 Euro, wenn du es selbst aufbaust, was sowiso
der Fall ist, SW ist ja auch dabei.

Autor: Mätte T. (maette)
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so bin zurück ;)
wer vertreibt denn das board? bei SI-Labs find ichs nicht.
wie genau ist denn so ein ding, oben steht ja was von 3um?

danke
Mätte

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Digikey, aber auch Farnell oder direkt bei beim Hersteller im Webshop.
Digikey 336-1165-ND, 72$ , aber außer der HW, ist alles downloadbar,
um es auszuprobieren, ok, ansonsten mach es selbst, auch weil dir
die Implementation nur begrenzt hilft. Du mußt nähmlich imstande sein,
aufgrund der dynamischen Accelerometrischen Neigung das Magnetfeld
zu errechnen und mittels Magnetometer zu verifizieren, oder umgekehrt.
Würde dir einen Einkauf bei Sparkfun empfehlen, da der die benötigten
Sensoren rel. preiswert anbietet. Die sind ein bisschen versteckt,
weil die Seite die überteuerten Break-out Boards verkaufen will.

Autor: Francesco Na (franceso-)
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Digikey, aber auch Farnell oder direkt bei beim Hersteller im Webshop.
Digikey 336-1165-ND, 72$ , aber außer der HW, ist alles downloadbar,
um es auszuprobieren, ok, ansonsten mach es selbst, auch weil dir
die Implementation nur begrenzt hilft. Du mußt nähmlich imstande sein,
aufgrund der dynamischen Accelerometrischen Neigung das Magnetfeld
zu errechnen und mittels Magnetometer zu verifizieren, oder umgekehrt.
Würde dir einen Einkauf bei Sparkfun empfehlen, da der die benötigten
Sensoren rel. preiswert anbietet. Die sind ein bisschen versteckt,
weil die Seite die überteuerten Break-out Boards verkaufen will.
Vergiss di von dir gefundenen Sensoren, die sind für diese Applikation
nicht einsetzbar.

Autor: Mätte T. (maette)
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danke, werd mit die Sachen mal ansehen.

Autor: Stefan (Gast)
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Falls das Seilfeld eine Stromleitung ist und falls Strom während der 
Messung durch die Leitung fließen muss, entsteht um die Leiter ein 
Magnetfeld. Das würde die Messung über das Erdmagnetfeld womöglich 
beeinflussen.
Nur so ein Gedanke.

Autor: Mätte (Gast)
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Durch die Leitung fließt kein Strom - würde ja nur beeinflussen wenn 
kein konstanter Strom fließt, oder ?

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