hi, und zwar: ich will die position von meinem mikrocontroller in einem raum auf zentimeter genau bestimmen, gibt es da sowas wie gps für räume? also z.B. das ich drei antennen im raum aufstellen muss die dann die satelliten darstellen. schonmal vielen dank! :) andré
je länger du deine Werte mittelst, desto genauer wird deine Position. Die Satelliten musst du nicht mehr aufstellen, die schwirren schon rum da oben ;)
@Gast: >>Die Satelliten musst du nicht mehr aufstellen, die schwirren schon >>rum da oben ;) ...na klar, weil der Empfang in Räumen auch Funktioniert. Mir fällt da nur auf die Schnelle eine Positionsbestimmung über die Signallaufzeit bzw. die Feldsträrkenmessung deiner drei Sendeantennen ein.
Müsste doch mit Ultraschall gehen, oder? Bei Lichtgeschwindigkeit werden die Laufzeiten arg kurz.
Ich hatte mal was gelesen, dass in einem Fussballstadium ein paar kleine Sender verteilt wurden und im Ball war eine Elektronik eingebaut, die dann die Position berechnet. Der Ball hat dann die errechnete Position an einen Computer gesendet, der dann irgendwas damit gemacht hat. Interessantes Thema - Deshalb abo :-)
GPS geht im Gebäude eh nicht. Aber weils Angesprochen wurde: In der Industrie wird dafür oft ein Referenz-empfänger aufgestellt. Von dem muss die exakte Position bekannt sein. Dann rechnet der Referenz-empfänger die Differenz zwischen Signal und Position und sendet die Information an die Fahrzeuge die die exakte Pos. brauchen. Die können dann über ihre Empfangenen GPS-Daten die Korrekturfaktor von der Referenz legen. Funktioniert halt nur räumlich begrenzt und im Freien. Irgendwo muss doch der Hörbereich von Hund und Katze auch aufhören. Dann ginge Ultraschall doch wieder.
>Ultraschall... wenn Du keinen Hund oder Katze hast ;-)
Da hast Du Recht, ich vermesse Räume auch nur in Anwesenheit meines
Blindenhundes, wozu sollte ich sie denn sonst vermessen? ;)
Zu beachten ist allerdings, dass sich die Schallgeschwindigkeit mit der
Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Druck ändert, so dass eine
Referenzstrecke oder Kalibrierung eigentlich zwingend notwendig ist.
Ich könnte mir vorstellen, dass das möglicherweise in einem Raum garnicht funktioniert. Bei 4 Sendern (in jeder Ecke einer) und den Reflektionen die an Decke, Boden und Wänden entstehen, wird vielleicht nichts sinnvolles mehr rauskommen, was man noch auswerten kann.
das gps war ja nur zur veranschaulichung :) stimmt, da war ja mal was mit dem fußball.. wurde das nich sogar dem dfb vorgelegt ob man das nich in spielen zur unterstützung des schieris einsetzen will? werd mich da mal noch erkundigen :] das signal von einer antenne selbst auswerten hab ich auch schon überlegt, aber dazu wär das equipment zu teuer (wegen hoher taktrate).. andré
oh man mal wieder zu lang gebraucht.. ^^ und shit an reflexionen hab ich gar nich gedacht :(
Dann taktet man die Sender eben. Also vom µC gesteuert die Sender nacheinander anschalten und jeweils auf den Empfang warten. Stellt sich natürlich die Frage, ob das ganze sehr dynamisch werden soll, oder nur der stationären Positionsbestimmung dient.
Es gibt Empfänger (hab einen 433MHz-Empfänger rumliegen, der das kann) die die Signalstärke als Analogspannung (0-5V) an einem separaten Pin mit ausgeben. Also theoretisch: 3 Sender (irgendeine Senderkennung), 3 Empfänger mit Signalstärkenmessung, 3 digitale Eingänge und 3 analoge Eingänge. Allerdings weiß ich momentan nicht wie genau die Signalstärkenausgaben sind.
Ich hab mal mit einer Doppler-Peilantenne ( Funkschau-Bauanleitung frühe 80er)im geschlossenen Raum experimentiert, die Reflexionen machen eine Peilung praktisch unmöglich. Kaum bewegt man sich mit dem Sender ein kleines Stück weiter, ist die Phasenlage eine ganz andere.
Nicht nur die Phasenlage - die Auslöschungs- und Verstärkungseffekte machen das ganze unmöglich :-(
....was soll denn gelöst werden und wie groß ist die Fläche, wie dynamisch ist die Bewegung? ... ich denke eher an getaktete "Leuchtbaken" ... bei Ultraschall könnte die Lufttemperatur eine Rolle spielen .. vgl. Ping beim Sonar im Wasser
Es gibt handliche Laser-Messgeräte, die können im Innenraum auf cm genau messen (halbwegs gerade Wände vorrausgesetzt). Damit kann man schon recht genau seine Position ermitteln! dkm www.loetstelle.net
[OT-On] @dkm: Ist der GainClone wirklich so genial, wie man öfters hört? Hast da ein paar nette Sachen auf deiner Seite :-) [OT-Off]
<OT> Das Gainclone-Projekt stammt leider nicht von mir, ist von einem Leser zur Verfügung gestellt worden. Habs noch nicht gebaut, ich hoffe, bald wieder Zeit dafür zu haben! </OT> Zum Thema Entfernungsmesser: Hier ist so ein Teil: http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/B0001D1PQE/302-8881763-4537616
Die resultierende Phasenlage ist gerade eine Folge der "Auslöschungen und Verstärkungen", da jede Reflexion mit anderer Phase an der Antenne ankommt. Die tiefen Auslöschungen oder Amplitudenschwankungen sind ja nur kurz, das würde bei Bewegung von Sender oder Empfänger nicht so stören. Dopplerpeiler werten ja gerade die Phasenlage in Bezug auf ihre Rotation aus, Amplitudenänderungen werden begrenzt, das ist ein FM-Empfang. Die Bauanleitung war damals von einem Ulmer Funkamteur, dessen Relaisfunkstelle öfters gestört wurde, und der daher mehrere Dopplerpeiler angefertigt hatte, immer acht Antennenstäbe im Kreis angeordnet, die werden mit etwa 1-2 kHz reihum eingeschaltet, das ergibt im angeschlossenen FM-Empfänger einen Ton. Die Phasenlage in Bezug auf die Rotationsfrequenz wird ausgewertet. er hatte sowas auf dem Autodachgepäckträger und eine portable Version in einem zusammenklappbaren Regenschirm untergebracht. Im Flugfunk wird das Verfahren auch kommerziell angewandt.
hier mal zwei links zu dem beschriebenen/gesuchten fußball ortungssystem. das system heißt übrigens CAIROS und wurde in zusammenarbeit mit dem frauenhofer institut für integrierte schaltungen erlangen entwickelt. http://www.iis.fraunhofer.de/ec/navigation/tracking/index_d.html http://www.cairos.com/sports/technik.php
Vielleicht mal beim Miniatur-Wunderland schauen. Da fahren im Skandinavien-Bereich Schiffsmodelle vollautomatisch durch die Gegend, wozu sie regelmäßig ihre Position mit Millimetergenauigkeit bestimmen.
zur dynamik: also das teil bewegt sich schon recht oft ^^ änderung der position sicher 40 mal in der minute. und über trägheit hab ich auch schon nachgedacht, aber das wäre zu ungenau bzw minimale änderung schwer zu messen :/
machs doch mit 3 sendern die einfach eine unterschiedliche Einshcaltsequenz bekommen. Du sendest ein "Sende Signal" an Sender 1. Mißt die Zeit, das ganze für sender 2 und 3, aus der benötigten Zeit bsi zur ANtwort solltest du eine Postion errechnen können.
Hallo, mache mal einen Vorschlag für folgenden Aufbau: Im Raum habe ich an bekannten Koordinaten 3 Ultraschallsender positioniert. Jeder Sender wertet das DCF77-Signal (Funkuhr) direkt aus (achtung keine Latenszeit durch Auswert-IC!). Jeder Sender hat eine andere ID (0..9). Triggerung erfolgt mit der fehlenden 60-Sekunde. Der Sender mit der ID1 sendet einen kurzen Ultraschallimpuls jede 1, 11, 21, 31, 41, 51 Sekunde aus. Der Sender mit der ID2 alle 2, 12, 22, 32, 42, 52 usw. Ein mobiler Roboter mit Ultraschallempfänger und gleichem DDF77-Empfangsteil wertet die Ultraschallimpulse (Laufzeit) aus. Aufrund der "System Zeit" weiß der Roboter von welchem Sender der Impuls stammt. Die Senderkoordinaten sind bekannt. 3 Sender reichen aus, um eindeutig die Position im Raum zu betimmen. Das A und O ist die Synchronisation von Sender und Empfänger über den DCF77-Sekundentakt. Nachteil der DCF77-Triggerung ist, dass das DCF77 (77,5kHz) sehr störanfällig ist. Besser (und eben teurer) ist daher, die Synchronisation via Funkmodul (433MHz oder 863MHz) erfolgen zu lassen. Falls Sichtkontakt besteht, kann ganz einfach die Triggerung via Infrarot Sender-Empfänger realisiert werden. Wichtig für die Positionsgenauigkeit ist, dass die jeweiligen "Betriebsuhren" bis auf wenige µS synchron laufen, und dass die Zeitmessungen ebenfalls im µs-Bereich möglich sind (1µs -> ca. 0,3 mm).
Das klingt wie die guten alten Omeaga- (oder Loran?) Peilverfahren. Das waren auf der ganzen Welt verteilte Langwellensender, die auch reihum sendeten. Das Stichwort heißt Hyperbel-Navigation, die Punkte gleicher Phase liegen auf Hyperbelkurven, dazu gibts eigene Landkarten. Man zählt die Wellenberge und -Täler die man während der Fahrt durchläuft. Mit 10 kHz Sendefrequenz hat man 300(Mm/sec) / 10 (kHz) = 30 km Wellenlänge. Mit zwei empfangenen Sendern hat man noch zwei Schnittpunkte, ab 3 wirds eindeutig, Höhenmessung wie GPS geht nicht. Auflösung nicht viel besser als diese 30 km.
eine Elektromagnetische Welle breitet sich mit 300000km/s aus, das sind ca 30cm pro ns. Wenn ich in einem Gebäude eine Positionierung durchführen will in dieser GRössenordung von 30cm dann muss ich auch eine ns auflösen können mit meiner Elektronik. Da uC Befehlsabarbeitungszeiten nicht in dieser Grössenordnung haben kann man das nicht mit Software lösen. Wie will so der Empfänger 3 unterschiedliche Signale verarbeiten, die mit ca 25ns unterschiedlicher Laufzeit eintreffen??? Ich habe auch mal für eine Aufgabe daran gedacht in einer Halle einfach die Technik eines Satelliten nachzubilden und dann mit handelsüblichen GPS Empfängern zu arbeiten. Das geht aber nicht, da in einer HAlle die Laufzeitunterschied zu gering sind und das mit GPS Empfängern nicht verarbeitet werden kann. Bei Satelliten sind die Strecken mehrere 100km und dadurch bilden sich grössere Laufzeitdifferenzen.
@Thomas Gut erkannt! Deshalb der Trick mit Funk UND Ultraschall. Triggerung über den schnellen Funk, Laufzeitmessung des langsamen Schalls. Lichtgeschwindigkeit ca.300000km/s Schallgeschwindigkeit ca. 320 m/s
Hallo, beim Jugend-Forscht Regionalwettbewerb war neben meinem mal der Stand von Zweien, die solch ein System für Museen entwickeln wollten. Anfangs sollte das GPS-Ähnlich laufen. Aber als die Beiden dann gemerkt haben welche ernorme Genauigkeiten man da erzielen muss haben sie ein Modell mittels Signalstärkemessung aufgebaut, was dann auch ganz gut geklappt hat. Der Aufwand der beim GPS betrieben wird ist ernorm, muss doch die Laufzeit für 10m Genauigkeit schon auf 30 Nanosekunden genau gemessen werden. Deshalb hat jeder der Satelliten auch eine Atomuhr an Bord, die untereinander synchronisiert sind. Und entgegen der weitläufigen Meinung benötigt man zur genauen Positionsbestimmung auch VIER Satelliten, nur so kann die Quarzuhr im Empfänger synchronisiert werden. Eine Lösung die eventuell auch für Amateure praktikabel ist, ist mir neulich eingefallen, als ich mit Hausmitteln die Dicke von Papier messen wollte. Ein einzelnes Blatt lässt sich nicht messen, aber ein ganzer Stapel mit bekannter Anzahl schon. Man könnte also vom einen "Satelliten" einen kurzen Funkimpuls aussenden, der vom Empfänger sofort zurückgeschickt wird, am sender auch reflektiert wird usw. Diese Reflektionselektronik müsste wahrscheinlich analog sein. Paralell dazu läuft ein Zähler (Mc?) der nach z.B. tausend Wechseln die Zeit misst. Hat man durch Referenzmessungen die Zeit ermittelt, die die Reflektionselektronik zur Signalverarbeitung benötigt sollte das recht genau sein. Eventuell müssten die Elektroniken Temperaturstabilisiert sein. Dabei könnte das zu ortende Objekt extrem klein sein, es müsste einfach nur Signale reflektieren. Über DCF-77 ließen sich dann vier "Satelliten" so steuern dass jeder in einem Viertel der Sekunde aktiv wird. Dann können alle auf gleicher Freuqenz senden. Nur so ne Idee...
schade die vom miniatur-wunderland wollen dazu nix sagen weil sie angst vor der konkurenz haben augenroll
Hi also in der Doku die ich mal gesehen hab von dieser Modelleisenbahn erzählten die was von Problemen mit der freien Bewegung von Schiffen in ihrem Modellmeer. Ich dachte da eigentliche sofort an eine Positionserkennung mit Kameras (ist ja ein 2D Problem). Wenn man mal Position und Ausrichtung kennt dürfte die Kontrolle des Schiffs nur noch ein regelungstechnisches Problem sein das sich relativ einfach lösen läßt. Auch für eine Ortung in 3D sollte der Ansatz über eine Bilderkennung machbar sein (-> vgl. Motion Capture). Ob sich das allerdings so einfach in beliebigen Räumen realisieren läßt? Matthias
ein Troll mit einem Faible für kompakte Kernreaktoren. Was es nicht alles gibt....
>ich will die position von meinem mikrocontroller in einem raum auf >zentimeter genau bestimmen, gibt es da sowas wie gps für räume? Mit optischen Messvorrichtungen wäre das kein Problem, aber wenn Du das Laufzeitverhalten eines HF-Signals auf die relativ kurze Entfernung auswerten möchtest ==> mit den heutigen technischen Möglichkeiten, bei der Genauigkeit unmöglich. Jede Antenne müsste eine Atomuhr besitzen und alle Uhren müssten exakt die gleiche Zeit besitzen, denn das HF Signal legt pro Sekunde ca. 300.000 km zurück und Du benötigst eine Genuauigkeit im cm-Bereich. Errechne mal die die Uhrengenauigkeit ;) Ich denke die Ultraschall-Variante wäre theoretisch möglich, ist das gleiche Prinzip wie bei GPS-Empfängern, nur dass das Laufzeitverhalten des Ultraschall-Signals verwendet wird. Reflexionen kann man herausrechnen. Als Tipp: Korrelation Bernhard
Hi, ratatatata, eine industrielle Anwendung mit ähnlichen Merkmalen hat Boeing vor über einem Jahrzehnt beschrieben: * Der Arbeiter bekam einen Helm mit Positions- und Richtungsssensor und LCD-Fernseher für ein Auge, das andere blieb frei zum Arbeiten. * Computer spielte ihm dann eine Marke ein mit Hinweisen, wo die nächste Niete zu setzen sei oder so. Virtuelle Welt für praktische Arbeit. Lösungsansatz: Am Helm mehrere Ultraschall-Empfänger, beschallt von mehreren Ultraschall-Sendern. Der Rest ist Multilateriation. Besonderheit: Die Arbeiter sollen das ständige "Klicken" als störend empfunden haben, und man habe nicht gefunden, wo das hergekommen sein könnte. Ich vermute, wenn man einen 40 kHz-Ultraschallsender mit Rechteck amplitudenmoduliert, dann gibt's auch Mischprodukte im hörbaren Bereich. Ciao Wolfgang Horn
Dopplerradar ist auch nicht schlecht fuer den nahbereich. Nur nicht ganz billig - der sensor kostet bei conrad 50. grusz, jaja
Hallo ratatatata und auch alle anderen, wie wäre es denn, einfach auf dem Boden ein Koordinatensystem mit Streifen aufzukleben /aufzumalen. Dann noch vier LEDs mit verschiedenen Farben (Wellenlängen) auf die vier Wände verteilen und dann aus der richtung und der zahl der überfahrenen linien die position bestimmen. Für die gewünschte Genauigkeit wird das dann zwar sehr aufwendig, sollte aber doch gehen, oder? Mal ne andere Frage: Wie groß ist Dein zu bewegendes Objekt? Wenn es sich zB. um ein Modellauto handelt, dann würde aufgrund der Größe des Autos eine Genauigkeit von evtl 10cm schon reichen. Gruß Fred
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