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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik GPS Richtantenne


Autor: Bernhard Schättler (schaetti)
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Hallo Leute

Ich las in den letzten Tagen einige Beiträge im Forum, und war äußerst 
überascht von den kompetenten Usern und Beiträgen. Ich hoffe ihr habt 
für mich/uns auch gute Tipps ;)

Wir haben derzeit an einem Diplomprojekt.

Projekt: Wir sollen zwei nachgerichtete Richtantennen realisieren. Eine 
davon ist an einer fixen Bodenstation angebracht, die zweite zumeist an 
einem Hubschrauber.

Die geografische Position des Hubschraubers bekommen wir durch einen GPS 
Receiver, und die Lage des Hubschraubers bekommen wir durch einen 
Gyrosensor.

Nun wissen wir derzeit nicht wie wir die neue Lage und Position des 
Hubschraubers berechnen, mit welchen Formeln usw.??
Da der Gyrosensor auch einen Beschleuningungssensor intergiert hat, 
sollte doch auch der zurück gelegte weg berechnet werden können oder??

Ist jemand vertraut mit solch einer Materie?

Würden uns über Tipps zu unserem Projket freuen...

Danke schon mal im voraus!

mfg schaetti

Autor: Peter (Gast)
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also von der reinen Rechnung her braucht man nicht viel mehr als den 
Sin, Cos und Pythagoras. Diese Formeln sollte in jedem Tafelwerk stehen.

Über welche entfernung soll das ganze ablaufen, wie genau muss die 
ausrichtung sein, wer steuert die Antenne. Muss das ganze in einem µC 
ablaufen?

Autor: Bernhard Schättler (schaetti)
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ok dann müssen wir uns wohl nochmal genauer mit den Winkelfunktionen 
auseinandersetzen.

Ausrichtung sollte eher genau sein, da über die Verbinung recht große 
Datenmengen laufen. Entfernung ist großteils so bis 5km, außer beim 
"rückflug" kann es bis zu 30km werden.
Ja das sollte/wird alles in einem µC ablaufen... Derzeit lesen wir mit 
dem ADUD 832 dien Daten des Gyrosensors aus. Und jetzt hängen wir eben 
an der weiteren Berechnung

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Aus zwei GPS Datensätzen kann man Weg und Kurs berechnen. Bei lokalen 
Aktionen (9 km...) sind Vereinfachungen möglich.

Aviation Formulary V1.44
By Ed Williams
http://williams.best.vwh.net/avform.htm

Der Link ist auch im Artikel GPS unter den Weblinks.

Den Gyro- und den Beschleunigungssensor könnte man nutzen, um schnelle 
Lage- und Kursänderungen zu verfolgen. GPS ist in diesem Realtimesystem 
"Hubschrauber" ja ein ziemlich träger und bedingt genauer "Sensor".

Autor: Peter (Gast)
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Ich würde so rangehen:

1: Beide Positionen ermitteln (Länge/Breite/Höhe) (Bais sollte ja 
konstant sein)

2. Umrechnen in ein xyz System (am besten erdemittelpunkt als 0-0-0)
3. Aus dem Differenzen sollte sich dann der horizontale und vertikale 
winkel berechnen lassen)

bei der entfernen sollte es reichen nur mit den GPS daten von 
Hubschrauber auzukommen, die höhe könnte man mit den Gyro kombinieren.
Weiss ja nicht welche Höhe normal ist aber ob es nun 20 oder 30m sind 
sollte bei 5km recht egal sein.

Autor: Bernhard Schättler (schaetti)
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Danke mal für die super Antworten.
Versuch mir gerade die Lage des Gyros auszurechne...

Werden mal versuchen so vorzugehen...

spätestens beim nächsten Problem werd ich mich wieder melden ;)

danke, mfg

Autor: gast G (Gast)
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Die Gyros muss man mitbenutzen, stell dir vor der Heli soll nach vorne 
beschleunigen, und neigt sich dafür auch nur minimal nach vorne.

OK, es kommt dann wieder auf die Richtcharakteristik der Antenne an, ob 
der Strahl dann noch die andere Antenne trifft oder eher nicht.


G

Autor: Peter (Gast)
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Stimmt, ich hatte nur die Antenne am Boden bedacht, die Antenne am 
Hubschrauber ist ja wesentlich schwerer.
Das Braucht man auf jeden Fall den Gyro. Am besten noch ein Kompass 
damit die Drehung um die Z-achse erfasst werden kann. Ein Gyro sollte 
das nicht können, wenn er sich im schlimmsten fall im die Z-Achse des 
Gyros dreht.

Autor: gast G (Gast)
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Die Antwort sind drei Gyros (1*X-, 1*Y- und 1*Z-Achse), 
Kompass/Kalibrierung kann dann wieder über
GPS gemacht werden. Schaut euch mal die seiten vom Mikrocopter an.

G

Autor: Bernhard Schättler (schaetti)
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Hi

das wir den gyro mit berücksichtigen müssen, warn wir uns eigentlich eh 
sicher.. genau aus dem problem mit der neigung in kurve und 
beschleunigung zum beispiel ... und kompass hab ich vergess zum erwähnen 
... da hatten wir schon einen jedoch funktionierte der nicht so wie wir 
uns dachten .. jetzt sinnd wir auf der suche nach einem neuen 
flugtauglichen!

also danke euch mal...

Autor: Peter (Gast)
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Mist da hatte ich wohl Gyro und Beschleunigungsmesser durcheinander 
gebracht. Die Gyros liefer ja einen winkel

Autor: Bernhard Schättler (schaetti)
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ach ja und wir sollten nicht drei gyros brauchen den unser gyrosensor 
kann alle drei achsen...
hatte ich vorhin vergessen

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Im Prinzip hast du dann immer noch 3 Gyros, die in in einem Gehäuse 
verbaut sind :-)

Welchen Gyro benutzt ihr?
Habt ihr schon Versuche zum Driftverhalten der Gyros gemacht?

Der Tip, sich mal in der Microcopter Szene umzusehen, ist ein guter Tip. 
Die haben genau das Problem.

Im Grunde baut ihr eine Inertialplatform. Nur ist das nicht so simpel, 
denn Gyros driften dir weg. Soll heissen: der Gyro liefert eine Drehung, 
die in Wirklichkeit nicht vorhanden ist. Der Gegenrechnung mit den 
Beschleunigungssensoren über ein Kallmanfilter kann man das in den Griff 
kriegen.

D.h. das erste Ziel ist, die Inertialplatform dazu zu bringen, stabil 
die Lage im Raum zu halten.

Ab dort greifen dann die üblichen Mittel, zb. über Matrixarithmetik für 
den Hubschrauber ein Referenzkoordinatensystem mitzuführen, welches zu 
jedem Zeitpunkt angibt wie seine Position und Lage in Bezug zur 
Basisstation ist. Dieses Koordinatensystem wird dann in regelmässigen 
Zeiteinheiten mit einer 2.ten Matrix multipliziert, welche die Änderung 
des Koordinatensystems in dieser Zeiteinheit angibt. Deren Daten kommen 
wiederum aus der Inertialplatform.

Anstelle vom Matrizen kann man das ganze auch über Quaternions machen.

Aber euer erstes Ziel muss zunächst mal die Inertialplatform sein.

Autor: Helmut -dc3yc (dc3yc)
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Aus meiner Erfahrung im Nachführen von Antennen zu Satelliten würde ich 
jetzt mal meinen, daß es bei der Hubschrauberantenne wahrscheinlich 
besser ist, wenn man einen Rundstrahler verwendet. Eine Richtantenne so 
schnell nachzuführen, wie sich der Hubschrauber bewegt, ist sicher nicht 
einfach (Kippbewegungen u.a.). Die Bodenstation hat's da einfacher, die 
muß ja nur die Position nachführen. Aber rechnet das nur man aus. Ist 
sicher 'ne gute Übung!

Helmut.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Könnte interessant sein:
http://autopilot.sourceforge.net/faq.html#pilot

Zumindest kann man sich einiges abschauen.

Autor: Bernhard Schättler (schaetti)
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Danke mal für die schnelle Hilfe.

du hast uns da vor einige Tatsachen gestellt die wir nicht 
Berücksichtigt haben.. also zumindets die Inertialplattform...

Wäre nett wenn du uns die Sachen aufschreiben könntest die 
Berücksichtigt werden müssen. so Stichwortmäßig... das wir kontorllieren 
könnten ob wir noch irgendwas sehr wichtiges vergessen haben ..

DANKE...

@Helmut -dc3yc
So ein System gibts derzeit als Rundstrahler, darum möchten wir die mit 
Richtfunkantennen realisieren um so höheren Datendurchsatz zu 
realisieren.

mfg

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Bernhard Schättler wrote:

> Wäre nett wenn du uns die Sachen aufschreiben könntest die
> Berücksichtigt werden müssen. so Stichwortmäßig... das wir kontorllieren
> könnten ob wir noch irgendwas sehr wichtiges vergessen haben ..

Ähm. Nicht böse sein.
Ich klink mich mit dem Denkanstoss hier wieder aus. Wenn das ein 
Bastlerprojekt wäre wärs was anderes. Aber ihr macht eure Diplomarbeit 
darüber. Und da solltet ihr schon in der Lage sein, zunächst mal zu 
recherchieren, was es so alles gibt, wie der Stand der Technik ist und 
was man in so einem Projekt machen muss.
Im Grunde verblüfft mich schon, dass ihr euch noch gar nicht bewusst 
wart, dass ihr eine Inertialplatform (und sei sie auch nur in Software 
realisiert) realisieren müsst.

Autor: Bernhard Schättler (schaetti)
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Ja is schon klar das wir selbst auf einiges/alles draufkommen sollten 
bzw. recherchieren müssen, eben weil es eine Diplomarbeit ist.

Is schon ok... Is trotzdem ein Top-Forum...

Autor: oszi40 (Gast)
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Abgesehen von Eurer Antennenachführungstechnik solltet Ihr mal ein paar 
praktische Empfangsexperimente machen.

Es gibt solche und solche Richtantennen. Je höher der Gewinn ist, desto 
höher ist auch die Bündelung. Das heißt das Ihr sie NOCH GENAUER 
ausrichten müsst, was bei bewegten Objekten mit der Entfernung immer 
schieriger wird.

Erfolgreicher wäre wahrscheinlich die Euch erlaubte Sendeleistung gut 
auszunutzen und den Empfänger zu verbessern.

Auge in http://www.antennenbuch.de/antennenbuch.html

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