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Forum: HF, Funk und Felder Wie funktioniert das Ranging?


Autor: Alex W. (Gast)
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Ok, entweder gehört der Thread in "µC & Elektronik" oder "HF, Funk & 
Felder".

Ich hab hier den Chip AT89RF233 gesehen der in diesem Fall genutzt wird 
um die Distanz zu messen:

Youtube-Video "AT86RF233 Ranging"

Um noch eines drauf zu geben:

Youtube-Video "SubPos Ranger - Demo"

Wie haben die das gemacht? Hat jemand eine Code-Idee?

: Verschoben durch Moderator
Autor: Jim M. (turboj)
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Man kann den RSSI auf eine Distanz umrechnen, oder man nimmt die "Ping" 
zeit.

Bei letzterem bräuchte man aber eine hohe zeitliche Auflösung, die die 
einfachen RF-µC Module meistens nicht bieten. Daher wohl einfacher über 
den RSSI Wert erstellt.


Man beachte auch das die Ausrichtung der Antennen in den Demos immer 
genau gleich bleibt - nur dann ist RSSI einigermaßen genau.

Autor: funky (Gast)
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Jim M. schrieb:

> Bei letzterem bräuchte man aber eine hohe zeitliche Auflösung, die die
> einfachen RF-µC Module meistens nicht bieten.

Der SX1280 z.B. machts wohl auf 2,4GHz über die Zeit.

Genauigkeit: unbekannt

Autor: 123 (Gast)
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Mal kurz nach "SubPos" gegoogelt findet sich 
https://www.subpos.org/?q=details
In this case however, instead of using precise timing (for time of flight) to calculate distance between a transmitter and receiver (GPS), SubPos uses coded transmitter information as well as the client's received signal strength to determine the distance from this known point.

Also wohl pure RSSI. Das hört auf zu funktionieren sobald sich die 
HF-Bedingungen (Reflexionen usw.) ändern. Solange das im definierten 
Räumen passiert mag das gehen aber nicht sobald sich die Ausrichtung der 
Antenne oder sonst was ändert. Diese Videos werden wohl kaum die 
Problemzonen der Technologie darstellen ...

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Alex W. schrieb:
> Wie haben die das gemacht?

Mit dem AT86RF233 wird eine Phasendifferenzmessung gemacht.

Du sendest einen Träger auf einer Seite und misst die Phasenlage des
2,4-GHz-Signals auf der anderen.  Danach drehst du (ohne die PLL
ausrasten zu lassen) die Sache um und misst anders herum.  Eine Seite
transferiert danach ihre Messwerte zur anderen, wo sie für die
Rechnung zur Verfügung stehen.

Wenn du das über mehrere Frequenzen machst, kannst du aus der Änderung
der Phasendifferenz zwischen den Frequenzen den Abstand berechnen.
Theoretisch würden zwei Frequenzen genügen, aber praktisch hast du
natürlich alle möglichen Arten von Störeinflüssen, Rauschen etc.,
weshalb es dann doch nicht so ganz simpel ist, wie die Theorie es
erscheinen lässt.  Noch schlimmer wird es, wenn Reflektionen im Spiel
sind.

Autor: Rangi J. (rangi)
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Der physikalische Hintergrund ist, wie Jörg schon schrieb:
Die Phasenlage einer Sinusschwingung ändert sich bei konstantem Abstand 
von Sender und Empfänger mit der Frequenz. Aus der Differenz zweier 
gemessener Phasen bei unterschiedlicher Frequenz lässt sich errechen, 
wie weit Sender und Empfänger entfernt sind.
Hier wird von Sender ein kurzer Träger gesendet und der Empfänger misst. 
Währenddessen kann keine Kommunikation stattfinden.

Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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Hallo Foristen,

alles richtig! Bedenkt aber bitte, dass bei der Erstellung der 
Erläuterungstexte auch Marketing-Leute mitarbeiten. Ob dann der 
Sachverhalt richtig dargestellt wird???

Bei den stepped frequency CW-Verfahren verliert man schnell die 
Phasenreferenz. Viel einfacher ist die FMCW-Methode.

... und der Marketing-Experte, mit dem ich einmal zusammengearbeitet 
hatte verwendete ebenfalls "time of flight" und Phasenlage bei FMCW.

Letztens auf der "Sensor" in Nürnberg meinte ein Experte ebenfalls, dass 
434MHz schon Mikrowellensysteme sind (hat mit dem hier technisch nix zu 
tun). Aber so sind sie eben, die Strategen.

Gruß

Bernd

Autor: pegel (Gast)
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Interessantes Thema. Wie ist das im Vergleich zum DW1000?

Den hatte ich schon mal ins Auge gefasst, aber da man mindesten 4 
braucht, war mir das dann doch zu teuer.

Inzwischen gibt es neue Module:
https://www.digikey.de/product-detail/de/decawave-...

Die haben sogar noch BT 4.0 dabei und einen nRF52832 (Cortex M4) inkl. 
Bewegungssensor.

Das für 20€ (x4).

Sollte man doch schwach werden?

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Decawave mach UWB: ein sehr breitbandinger (mehrere Gigahertz) Chirp
wird ausgesendet.  Das Grundprinzip ist nicht grundlegend anders als
das, was ich für den AT86RF233 beschrieben habe.

Vorteilhaft hier ist, dass durch die große Bandbreite eine extrem gute
Auflösung der Entfernungsmessung entsteht.  Außerdem sind schmalbandige
Störer nicht groß von Belang; man blendet den entsprechenden Teil des
Spektrums aus.

Nachteil ist einerseits der recht hohe Aufwand sowohl in der Erzeugung
als auch Auswertung, der sich einerseits im Preis, andererseits im
Energieverbrauch niederschlägt.  Außerdem ist so ein Chirp natürlich
der reinste „Frequenzbesen“, denn wenn er mit genügend Energie daher
kommt, stört er praktisch jeden Funkverkehr auf den beteiligten
Frequenzen.  Daher sind die zulässigen Sendepegel sehr stark
eingeschränkt, was wiederum die mögliche Reichweite limitiert.

Autor: pegel (Gast)
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Angegeben sind 60m Reichweite draussen.
Die Module sind aber uneingeschränkt zugelassen, oder?

Autor: Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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pegel schrieb:
> Angegeben sind 60m Reichweite draussen.

Bei schönem Wetter. :-)

Ja, könnte schon hinkommen.  Im Gebäude wird's dann schnell
weniger, zumal die Gigahertzen natürlich durch Mauerwerk recht stark
ausgebremst werden (wimre ist der Frequenzbereich irgendwo von 6 bis
8,5 GHz, Details müsste ich auch nachlesen).

> Die Module sind aber uneingeschränkt zugelassen, oder?

Weiß ich nicht: dürfte vor allem davon abhängen, inwiefern du als
Anwender an der Parametrierung (bspw. Sendeleistung) herumschrauben
kannst.  Auch die Antenne muss natürlich passen, denn die
Konformitätsbewertung machst du für das Gesamtsystem.   Ein Modul,
welches ein erfolgreiches Konformitätsbewertungsverfahren hinter sich
hat, ist dabei allerdings auf jeden Fall eine gute Basis.

Eine Allgemeinzuteilung für UWB gibt es natürlich, falls das deine Frage
ist.  Ein konformer Betrieb sollte damit auf jeden Fall machbar sein.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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Hallo Jörg,

zum DW1000 und DW1001 finde ich eigentlich nur den Hinweis zur Nutzung 
als Kommunikationsmodul. Meinst Du wirklich, man kann mit diesen Teilen 
die Phasenlage auswerten und dann die Entfernung angeben?

Gruß

Bernd

Autor: pegel (Gast)
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Das müsste alles klar gehen.

Wie für BT wird auch für DW1000 eine Firmware als LIB geliefert, so das 
die Vorschriften eingehalten werden.

Programmiert wird der nRF52832. Damit ist das System komplett.

Ist vielleicht eine Beschäftigung für den nächsten Winter.

Autor: pegel (Gast)
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Autor: Maik .. (basteling)
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DW1000...

Da ich ein weilchen nix mehr dazu in der Hand hatte: Ist bei denen im 
Download mittlwerwile eine komplette 3D Positionsberechnung aus den 
Entfernungsmessergebnissen für quasi kostenlos mit implementiert? Oder 
kostet das immer noch teuer? (vor einigen jahren war ja der Stand dass 
man nur die Entfernungsmessergebnisse bekam - und man für erste Versuche 
trotdem alles andere hätte selber machen müssen oder eine verhälnismäßig 
teuere Entwicklungsösung hätte kaufen müssen..)

Die kleinen DW1001 - Module - ob als Anker oder Tag sind ja durch die 
geringen Preise bei Einzelstückzahlen für Versuche interessant.

Hat hier schonmal aus fünf bis sechs solcher Module eine Ortungslösung 
aufgebaut und kann aktuelle Genauigkeitsangaben, auch unter 
Mehrwegebedingungen nennen?

vg

Maik

Autor: pegel (Gast)
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Eine schöne einfache Lib zur Berechnung wäre fein.
Wenn man selbst rechnen möchte, muss man wohl hier ansetzen:

https://rd.springer.com/article/10.1186/s13638-018-1135-0

Autor: pegel (Gast)
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Ein letztes Mal noch zum Thema Positionsbestimmung:

es gibt tatsächlich ein fast komplettes Projekt, dass sich mit der 
Trilateration in C beschäftigt.
Wenn also jemand seine Koordinaten in 3D berechnen möchte, und nur die 
Entfernungen zu 3 bekannten 3D Punkten bekannt ist, bitte sehr:

https://github.com/DroneBucket/Drone_Bucket_Trilat...

Autor: Bernd B. (microwave-designer)
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... na dann kannst Du ja jetzt richtig loslegen!

Viel Erfolg und Gruß

Bernd

Autor: Rolf S. (audiorolf)
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pegel schrieb:
> Wenn also jemand seine Koordinaten in 3D berechnen möchte,

Das ist aber nur die Mathematik und erfordert in jedem Fall noch 
ordentliche Messdaten.

Und ich sehe auch nach Durchsicht nicht, wie eine Überbestimmung dort 
gehandhabt wird.

: Bearbeitet durch User
Autor: pegel (Gast)
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Meinst du mit Überbestimmung die Messung zu mehr als 3 Punkten,
oder die Auswertung von evtl. 2 möglichen Koordinaten aus der 
Berechnung?

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