mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Positionsbestimmung??


Autor: JakobGebel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

ich habe ein etwas kniffeliges Problem zu lösen. Also ich habe folgende
Situation:

Es gibt eine Person, die mit einem kleinen Funksender ausgestattet ist,
und sich duch einen Raum bewegt. (Nur zur Info: Der Raum ist vielleicht
25*50 Meter gross. Jetzt soll die Position der Person (bzw. in dem
Falle des Senders) ermittelt werden. Ich dachte mir, dass ich mehrere
Empfänger dafür einsetzen könnte, die mir die Position berechnen. Das
Problem ist nur, dass ich ja den Winkel kennen muss, in dem das Signal
auf den Empfänger trifft.  Die Geschwindigkeit der Person ist variabel.
Sie kann mal nur stehen, und zwischendurch auch rennen. Gibt es solche
Empfänger, die das können? Am liebsten wäre mir irgendeine stationäre
Lösung, die keine bewglichen Antennen braucht.

Ich freue mich schon auf eure Ideen!

Autor: Rufus T. Firefly (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das müsste doch auch ohne Winkelmessung gehen - in jede Ecke des Raums
einen Empfänger und die Signalstärken vergleichen.
Rund um jeden Empfänger einen virtuellen Kreis ziehen, dessen Radius
der Signalstärke entspricht - im Schnittpunkt der Kreise aller
Empfänger sitzt der Sender ...

Präzisere Systeme arbeiten mit Laufzeituntersuchung, das ist aber wohl
auf dem Funkweg wegen der sehr kurzen Distanzen kaum realisierbar.
Da wäre ein Ultraschallsender geeigneter, da sich Schall deutlich
langsamer ausbreitet als elektromagnetische Wellen.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Im Fussballbereich versucht die FA. Cairos sowas mit Mikrowellen...

www.drin-isser.de/board/archive/4695/thread.html

Autor: Jakob Gebel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

das mit den Mikrowellen hört sich schon nicht schlecht an, allerdings
ist es noch minimal teuer ;-)

Mal angenommen ich habe 4 Empfänger in jeder Ecke des Raumes, und werte
die Signalstärke des Funkes aus. Hätte ich dann nicht Probleme, wenn
sich der Mensch dann umdreht, und so einem Empfänger den Rücken zu
dreht? Dann würde das Signal ja schwächer, und damit der Wert falsch.
Am liebsten wäre mir immer noch eine Möglichkeit den Winkel zu
bestimmen. Allerdings ist mir bis jetzt noch nicht mal eine Idee dazu
gekommen, wie sowas zu machen wäre.


An sonsten wäre die Sache mit dem Ultraschall wohl das beste. Da werde
ich mir mal Gedanken drüber machen. Allerdings noch eine Frage: Kennt
ihr so leisungsfähige Ultraschallsender, die noch in einem solchen Raum
funktionieren würden?

Autor: Läubi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ne möglichkeit wäre, du sendest alle 500µS einen Impuls.
Dan mißt du wann das Signal bei den µC ankommt (eventuell einmal
kallibrieren)
Aus der DIferenz müßtest du die Position ermitteln können, wie genu das
wird hängt vom Timer und von der Kalibirerung ab.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn es nur eine Person in diesem Raum gibt könnte es auch mit Infrarot
detektiert werden. Dann braucht die Person nicht einmal einen Sender
tragen.
Michael

Autor: Jens123 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wenn du einige und gute GPS empfaenngr hast kannst du sowas auch mit
einer GPS Maus machen, die Poitions Daten schickst du dann per Funk an
den Em
Epfaennger
je nach dem, wie genau es sein soll..
Die Meisten GPS Maeuse haben auch schon einen Funksender via Bluetooth
nur k/a, ob da die Signale so weit reichen

Autor: Jakob Gebel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

@Michael: Leider sind im Raum mehr als eine Person, daher geht das mit
IR nicht.
Die GPS Mäuse sind soweit ich weiß alle nur BT Klasse 1. Damit habe ich
dann nur 10m Reichweite, was etwas wenig ist.

Autor: Rufus T. Firefly (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Ne möglichkeit wäre, du sendest alle 500µS einen Impuls.
> Dan mißt du wann das Signal bei den µC ankommt (eventuell
> einmal kallibrieren)
> Aus der DIferenz müßtest du die Position ermitteln können,
> wie genu das wird hängt vom Timer und von der Kalibirerung ab.

Funkwellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit (300000 km/sec,
genauer 299792458 m/sec) aus.
Daraus resultiert eine Signallaufzeit für 1 m von gerade mal 3.3 nsec.

So kurze Signaldifferenzen zu messen ist, äh, kompliziert.
Zumal alle beteiligen µC exakt zeitsynchron laufen müssen - da sie aber
ebenfalls einige Meter auseinanderpositioniert sein werden, ergeben sich
allein durch die Signalstrecke größere Laufzeitunterschiede (eine
Möglichkeit wäre ein zentral angebrachter Taktgenerator, der mit jedem
µC durch exakt gleichlange Kabel verbunden wird).

Das ganze würde durch die Verwendung akustischer Signale (Ultraschall)
deutlich einfacher, da diese sich sehr viel langsamer ausbreiten.

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was hälst du von Ultraschall? Da kannst du locker mehrere Duzend
Frequenzen vergeben.
Michael

Autor: Konrad Heisig (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mir fällt dazu als erstes nen Fuchsjagtempfänger ein, welcher sich im
Wesentlichen durch eine richtungsempfindliche Rahmenspule als Antenne
auszeichnet.

Beispiel:
http://home.t-online.de/home/guenther.fromhagen/80...

Mit zwei solchen Epfängern, wobei die Antennen 90° zueinander
anzuordnen währen, und einer entsprechenden Signalauswertung sollte es
möglich sein den Winkel der Richtung aus der das Sendesignal kommt
ausreichend genau zu bestimmen.
Kombiniert man nun zwei derartige Anordnungen, welche sich an
sinnvollen Punkten auf der betrachteten Ebene befinden, müsste man nur
noch den Schnittpunkt der beiden  gemessenen Richtungen ermitteln und
hätte damit die Position des Senders.

Sicherlich hängt der Nutzwert dieser recht aufwändigen Anordnung stark
von der Genauigkeit der Messungen ab, allerdings sollte diese in jedem
Fall wesentlich höher sein als der Weg über die richtungsunabhängige
Messung der Feldstärke, welche durch äußere Störungen und
Meßungenauigkeiten leicht verfälscht werden kann.

Zu der praktischen Durchfürbarkeit kann ich keine persönlichen
Erfahrungen beitragen, allerdings hat man das Verfahren, wenn ich mich
recht entsinne, früher in der Schiffahrt zu Positionsbestimmung
verwendet.

MfG Konrad

Autor: Flo (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eventuell eine Art "Radar": 2 Richtantennen drehen sich, und Du misst
in welcher Antennenposition das Signal am stärksten ist.

Autor: Jakob Gebel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

@Flo: Das Radar ist warscheinlich etwas zu langsam für die Anwendung,
weil ich damit die Bewegungen der Person "flüssig" aufzeichnen will.
Es sei denn, ich schaffe es die Antenne irgendwie 20x in der Sekunde
rotieren zu lassen.

@Michael: Ultraschall wäre schon das beste, nur weiß ich weder wo ich
die Sender noch die Empfänger für solche Strecken herbekommen soll. Die
verschiedenen Frequezen wäre vielleicht später auch mal interessant.

Autor: Fino (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich würde zu Ultraschall tendieren. Als leistungsstarke Sender eignen
sich sicher auch Hochtöner, wie sie in Lautsprecherboxen verwendet
werden. Als Empfänger reichen normale Ultraschallkapseln und einfache
Verstärker. Damit könnte man dann z.B. alle 100ms ein Signal aussenden
das mit einer eindeutigen Bitfolge moduliert wird die der
Identifikation des Senders dient. In jeder Ecke des Raumes wird ein
Empfänger montiert; anhand der Laufzeitunterschiede lässt sich die
Position berechnen. 3 Empfänger müssten für eine 2D- bzw 4 Empfänger
für eine 3D-Positionsbestimmung reichen.. bin nicht so ein Mathe-Genie
;) Die Formeln sind sicher nicht so trivial.

Folgende Seite vielleicht noch als Anregung:

http://www.bildarchivierung.com/gps/

Dort wird zwar mit mehreren Sendern und einem Empfänger gearbeitet,
aber das Prinzip ist das gleiche.

Autor: Benjamin Böck (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es gibt eventuell noch eine Möglichkeit um mit einem reaktiven Sender
doch ein Funksystem aufzubauen.

Das Problem ist ja die sehr geringe Signallaufzeit des Signals.
Wenn du nun von der Messstation ein Signal sendest und es vom Sender
beantwortest hast du die Laufzeit schon zweimal. Das wird aber noch
nicht ausreichen, deswegen sendest du von der Basis ein Konstantes
Signal und beantwortest es jedes Mal vom Sender. Am Ende musst du die
im Empfänger das gesendete Signal mit dem Empfangenen durch ein xor
Gatter schicken und hast somit nur noch die Signallaufzeit+ die
Verzögerung von deiner Schaltung für die Reaktion. Das ganze kannst du
dann über beliebig viele Zyklen aufaddieren und hast so ein Ergebnisse
das sich dann Auswerten lässt.

Ich hoffe man versteht es in etwa was ich meine.

Signal vom der Auswerteinheit:
-----_____-----_____-----_____-----_____-----_____-----_____
Antwort vom Sender der Person:
-----_____-----_____-----_____-----_____-----_____-----___
Resultat nach xor:
-____-____-____-____-____-____-____-____-____-____-____-____
das ganze dann aufaddiert oder Analog integriert:
------------
und durch die Anzahl der Zyklen geteilt ergibt es die Signallaufzeit.
Natürlich musst du die Verzögerung durch deinen Antwortschaltung durch
Kalibrierung herausrechnen.

Das Problem beim Ultraschall ist das ein Körper den Schall recht gut
schirmt und dadurch wohl Fehler durch Signalreflektionen von den Wänden
entstehen.

Autor: Flo (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
An alle Ultraschallbeführworter: Wer denkt an die armen Hunde?*g*

Autor: Michael (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Oder an die Fledermäuse, die tagsüber nicht mehr zum Schlafen kommen.

Autor: ...HanneS... (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gibt es nicht auch ein Funkpeilsystem mit feststehenden Antennen, das
irgendwie den Dopplereffekt nutzt? Das soll recht schnell sein. Hör
dich doch mal in AFU-Kreisen um...

Autor: Benjamin Böck (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist der Dopplerefekt nicht nur für bewegte Objekte??
Dadurch ließe sich ein in Ruhe befindlicher Körper nicht orten.

Verbessert mich wenn ich total falsch liege.

Autor: Bernhard Duschinger (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

zum Thema Ultraschall, habe da schon einiges gemacht. Sender war
UST-40T und Empfänger UST-40R.
Problem: Richtcharakteristik von Sender und Empfänger ist recht stark,
Du müsstest also zielen.
Reichweite: Mehr als 12m (vieleicht mit Rückenwind noch etwas mehr) war
nicht drin.

Konnte so mit Ultraschall mein Ziel nicht umsetzen.
Prinzip war: Barken stehen am Rand des Bereichs (hätte mein Rasen sein
sollen). Master sendet Adresstelegramm an Barke. Angesprochene Barke
antwortet mit Puls. Laufzeit daraus ist Maß für Abstand.
Wie gesagt, die erzielbare Reichweite reichte nicht, so ist mein
Projekt sanft entschlafen.

Bernhard

Autor: Jakob Gebel (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

das ist natürlich dann schlecht, dann muss es doch irgendwie mit Funk
gehen. Dann muss ich vielleicht wohl oder übel zwei drehende "Radar"
Antennen haben, die immer die momentane Position bestimmen. Da muss ich
mal sehen, ob das mit 10 Hz noch vernünftig geht.

Autor: Benjamin Böck (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei drehenden Antennen und einem Sender geht es wohl noch. Du mußt ja
die Antennen nur minimal bewegen kannst sie ja immer nachführen. Geht
halt leider nur bei einer Person.

Aber die Lösung mit dem Funk werde ich mal ausprobieren wenn ich mal
wieder etwas Zeit habe. Falls ich demnächst dazu komme schreibe ich dir
meine Ergebnisse oder Misserfolge ;)

Autor: ...HanneS... (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielleicht hilft das ja weiter...

Autor: DB1Ulm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zum Dopplerpeilen habe ich einmal etwas aufgebaut, aber ich denke, das
der Aufwand zu hoch ist, außerdem machen die Reflextionen in Räumen
große Probleme. Infos übder das Projekt von mir gibts unter

http://free.pages.at/paddelsteffen/Data/Jufo_04_lang.pdf

Schaltpläne auf Anfrage ( sind nicht wirklich aktuell)

Hoffe geholfen zu haben

Autor: Jens123 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich frage mich, wieso ihr alle so auf das mit dem funk setzt??
Wieso nicht GPS?? BT ok 10m etwas wenig (hatte da das BT Set von AVM im
kopf mit 100m angeblich) aber es gibt doch sicher einzelne GPS
empfaennger.. weis zwar nicht, was das kosten soll aber es gibt sicher
einzelne BT empfaennger zu kaufen und den an einen µC angeschlossen das
ganze dann an einen Sender (evtl mit Codierung) und ab damit zum PC..

sollte doch recht simpel sein

Gruss Jens

Autor: Fino (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GPS innerhalb eines Gebäudes bzw Raumes? Könnte ein Problem werden..

Autor: Fino (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
..von der schlechten Auflösung einmal abgesehen, bei der die Position
beim Empfang im Freien schon über 10m daneben liegen kann. Innerhalb
eines Gebäudes sind die Positionsdaten dann ziemlich unbrauchbar, falls
man überhaupt genügend Satelliten empfängt.

Autor: Philipp Sªsse (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
GPS ist definitiv unbrauchbar für den Zweck. Doppler-Effekt auch. Aber:
kombinieren wir das ganze doch:

Wie funktioniert GPS? Alle GPS-Satelliten senden auf derselben
Frequenz, aber durch den Doppler-Effekt kann ein Empfänger jeden auf
einer anderen Frequenz empfangen.

Da sich hier aber der Sender nicht oder nur kaum bewegt, bewegen wir
halt die Empfänger: wenn sich die Empfänger in einer horizontalen
schnellen Schwingungsbewegung befinden, wird ein Festfrequenzsignal als
frequenzmoduliertes Signal beim Emfänger ankommen und zwar proportional
zum Sinus des Winkels zwischen Sender-Empfänger und der
Schwingungsachse.

An jeder Wand einen solchen Winkelmesser und Du hast ein überbestimmtes
System, mit dem sich die Position recht präzise bestimmen lassen
sollte.

(Da die eigene Schwingungsfrequenz bekannt ist, kann man die
Frequenzverschiebung durch Bewegung des Senders auch wieder
herausrechnen.)

Nachteil ist natürlich die Notwendigkeit einer Mechanik. Falls die Höhe
des Senders gleich bleibt (für mich klingt das ja nach Roboterfußfall
der MiddleSize League oder so), lassen sich die Sender exzentrisch auf
eine rotierende Kreisscheibe montieren, das ist natürlich einfacher als
eine Schwingung.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.