Hallo, ich weiß das schon 100 mal zu diesem Thema gefragt wurde. Gleich vorab, nein es gibt noch keine Lösung in diesem Forum zu diesem Problem. Ich bin derzeit an einem Projekt am werkeln, welches ein Raupenfahrzeug mit Hilfe eines GPS auf circa 10cm genau positionieren soll. Dabei steht die Maschine auf irgendeinem GPS-Punkt und bekommt einen neuen und soll über den kürzesten Weg dorthin steuern. Dafür verwende ich 2 GPS Module von Ublox und SAPA Korrekturdaten. Da erhalte ich dann eine Genauigkeit von 1cm im Laborfalle, und circa 4cm im wirklichen Außenbereich. Problem dabei ist, dass ich vom GPS nur alle 100ms Daten bekomme. Bedeutet, dass ich bei einer Geschdingdigkeit von über 1 km/h also schon im schlechtesten Fall aus meinem Toleranzfehler fahre. Ich möchte jetzt dazu die soweiso verbauten Beschleunigungssensoren verwenden um eine genaue Positionierung zu verwenden. Ich weiß, dass hier jetzt gleich das Thema mit dem Nullpunktabweichungen (die sich nicht einfach speichern lassen) und den ganzen Vibrationen in Spiel kommen. Die "Beschleunigungssensoren" von mir haben intern noch einen Gyro und ein Magnetometer verbaut, dass eine gewisse zusätzliche Stabilität verspricht. Man liest in den anderen Beiträgen immer wieder, dass man eine höhere Genauigkeit mit GPS und Beschleuningungssensor erhält. Allerdings habe ich hier noch nie eine Lösung gesehen. Könnte mir hier jemand mit den Ansätzen oder einem Lösungsweg dienen? LG, Ralf
Die Stichworte sind Trägheitsnavigation und Sensorfusion. Damit hast du einen guten Einstieg.
Wenn du Radsensoren hast, wirds einfacher. Zielpunkt ist bekannt, Fahrzeug weiß, wie weit er weg ist und zählt auf dem Weg dahin Radimpulse beider Raupen. Wenn GPS Daten eintreffen, erhöht das die Genauigkeit.
Wenn es ernsthaft daran scheitert, alle 100ms ein Telegramm zu bekommen, die Zahlen anzuschauen und dann erst zu bremsen wenn der Zielpunkt erreicht bzw. überschritten ist, dann ist das noch ein weiter Weg. Wie wär's mit Radencodern? Und/Oder einer "Bremsrampe"? Dazu braucht man keine Trägheitsnavi, ist toll wenn man eine hat, aber nötig ist die nicht. Das Ding merkt doch das das Ziel nah ist und kann dann schonmal auf Schleichfahrt gehen und am Punkt bremsen. Im einfachsten Fall:
1 | if (EntfernungZumZiel > 50cm) Gas = 100%; |
2 | else Gas = 10%; |
3 | endif |
Mit Radencodern wär's noch einfacher, weil man die Entfernung nicht in GPS rechnet sondern in "digits". Wenn ich weiß das 100 digits 1m sind (das kann man immer wieder mit GPS abgleichen & "kalibrieren") kann ich nach digits punktgenau landen, und wenn die Position immer wieder nach-GPS-t wird ist auch Schlupf kein Problem.
Ja digitale Drehencoder wären echt toll, leider bei meiner Applikation nicht möglich. Das mit der Bremsrampe finde ich prinzipiell eine gute Idee, müsste ich definitv einmal in Real-Life austesten. Dennoch wäre es interessant zu wissen wie das mit der Trägheitsnavigation genauer hinhaut
Ralf P. schrieb: > Da erhalte ich dann eine Genauigkeit > von 1cm im Laborfalle, und circa 4cm im wirklichen Außenbereich. > Problem dabei ist, dass ich vom GPS nur alle 100ms Daten bekomme. Ein Raupenfahrzeug wird nicht innerhalb von 100ms seine Fahrtrichtung und Geschwindigkeit signifikant ändern. Da die GPS-Genauigkeit die Anforderungen übertreffen, wäre es am einfachsten aus der Differenz zwischen dem vorletzten und dem letzten Positionswert einen Geschwindigkeitsvektor zu berechen und mit diesem die Feinpositionierung vorzunehmen. Das ist genauer als die Berechnung des Weges über handelsübliche Beschleunigungssensoren. Bei radgetriebenen Fahrzeugen könnte man aus der Drehung der Räder eine Weg und Winkelinformation herleiten. Das wurde bei den ersten Navigationssystemen so gemacht, die noch ohne GPS auskamen. Aber das klappt nur auf ebenen Straßen gut, nicht aber in "holprigem" Gelände. Und Kettenfahrzeuge schieben bei Kurvenfahrten über die Seite, wo schon kleine Unebenheiten und Unterschiede in der Griffigkeit des Untergrundes den Drehpunkt verändern.
Ralf P. schrieb: > Ja digitale Drehencoder wären echt toll, leider bei meiner Applikation > nicht möglich. Was ist denn bei deiner Applikation möglich? Vielleicht ein optischer 2D Sensor mit Korrelator?
Wolfgang schrieb: > Vielleicht ein optischer 2D Sensor mit Korrelator? Optische 2D-Sensoren, wie sie z.B. die Mausbewegung erfassen, waren in der Vor-GPS-Zeit auch schon zur Erfassung von Fahrzeugbewegungen in der Diskussion. Da die Verschmutzung beim Fahrbetrieb einen hohen Wartungsaufwand (regelmäßige Reinigung) erforderte, hat sich das nicht durchgesetzt - im Gegensatz zur Erfassung über die Radumdrehung, für die es damals bei Nachrüstsätzen für Navigation Radsensoren und Magnetstreifen gab.
Ralf P. schrieb: > Ja digitale Drehencoder wären echt toll, leider bei meiner Applikation > nicht möglich. Darf man Fragen warum? Müssen ja keine ausgewachsene Absolut-Winkelsensoren sein, Impulsgeber würden schon reichen, sind aber eigentlich elementare Voraussetzung für eine präzise Navigation. > Das mit der Bremsrampe finde ich prinzipiell eine gute Idee, müsste ich > definitv einmal in Real-Life austesten. Dennoch wäre es interessant zu > wissen wie das mit der Trägheitsnavigation genauer hinhaut Erstmal die Bewegungspräzision lösen so dass ein Fahrbefehl x-Schritte in Richtung alpha mit Geschwindigkeit v inkl. Beschleunigungs-und Bremskurve exakt angefahren wird. Wird je nach Untergrund etc. natürlich mehr oder weniger deutliche Abweichungen geben. Dafür baust Du dann ja Deine Navigation ein. Aber erstmal die Antriebssteuerung beherrschen.
Wenn du mit bezahlbaren Sensoren (50€) trotz gewackel 2 oder 3 cm hinbekommst, bei 1m Fahrt, dann bin ich interessiert. Wenn nicht, dann schreibe was über den Antrieb? Allstrom? Oder lässt sich da was zählen/rechnen?
Welche GPS-module sind dort verwendet ? Ist das ein RTK-modul ?
Ohne Magnetsensor wird das nichts. Denn ohne musst du erst mal in die moeglicherweise falsche Richtung wegfahren.
Ralf P. schrieb: > Das mit der Bremsrampe finde ich prinzipiell eine gute Idee Das ist mehr als eine gute Idee, das ist beim Ansteuern einer Zielposition alternativlos, sonst schiesst man immer über das Ziel hinaus. Im einfachsten Fall den letzten halben Meter eben so langsam fahren dass man sofort anhalten kann. Georg
A. S. schrieb: > Wenn du mit bezahlbaren Sensoren (50€) trotz gewackel 2 oder 3 cm > hinbekommst, bei 1m Fahrt, dann bin ich interessiert. Haha die Sensoren selber kosten 200€ bis die aber fertig optimiert sind liegen wir bei 3.000€. Klassische u-blox mit den richtigen Korrekturdaten, wobei das eigentlich teure an dem System der Umbau auf EtherCAT ist. A. S. schrieb: > Wenn nicht, dann schreibe was über den Antrieb? Allstrom? Oder lässt > sich da was zählen/rechnen? man kann es rechnen aber ich würde es absolut nicht empfehlen. 2-Gang hydraulischer Antrieb, mit einer 25,3 L/min Pumpe... Klar kann man da was rechnen, aber die ganzen nicht bekannten Faktoren lassen das Ganze wieder verfliegen
Jan H. schrieb: > Welche GPS-module sind dort verwendet ? Ist das ein RTK-modul ? U-blox Module eingebaut in ein Modul von xsens und optimiert von Gable-imu... Also ja, ein RTK-Modul
Günni schrieb: > Optische 2D-Sensoren, wie sie z.B. die Mausbewegung erfassen, waren in > der Vor-GPS-Zeit auch schon zur Erfassung von Fahrzeugbewegungen in der > Diskussion. Da die Verschmutzung beim Fahrbetrieb einen hohen > Wartungsaufwand (regelmäßige Reinigung) erforderte, hat sich das nicht > durchgesetzt Bei Marsfahrzeugen wird z.B. auch Bodenradar verwendet, also ein Radar-Sensor, der nach unten schaut und die Strukturen im Boden erfasst und für die Navigation verwendet. Da gibt es weder GPS, noch ein Magnetfeld für einen Kompass.
Hier noch eine vid von was mit gans standard GPS-module machbar ist : https://youtu.be/yMbmp7c2mrw Diesen Rover hat auch radsensoren und ein 9DOF IMU. GPS hat eine 10 Hz update.
Rolf M. schrieb: > Bei Marsfahrzeugen wird z.B. auch Bodenradar verwendet, also ein > Radar-Sensor, der nach unten schaut und die Strukturen im Boden erfasst > und für die Navigation verwendet. Ich wüsste da keins. Hast du ein Beispiel? Bei Perseverance ist IMHO einzig das RIMFAX bildgebend (Bodenradar zur Erkundung geologischer Untergrundstrukturen), hat aber mit der Navigation nichts zu tun? Die Landung wurde über Kamerabilder des LVS gesteuert. Das Landeradar machte nur eine Abstandsmessung zur Bestimmung der aktuellen Höhe.
Wolfgang schrieb: > Rolf M. schrieb: >> Bei Marsfahrzeugen wird z.B. auch Bodenradar verwendet, also ein >> Radar-Sensor, der nach unten schaut und die Strukturen im Boden erfasst >> und für die Navigation verwendet. > > Ich wüsste da keins. Hast du ein Beispiel? > > Bei Perseverance ist IMHO einzig das RIMFAX bildgebend (Bodenradar zur > Erkundung geologischer Untergrundstrukturen), hat aber mit der > Navigation nichts zu tun? Hmm, müsste ich mal nachsuchen. Ich war vor ein paar Jahren auf einer Konferenz, wo jemand einen Vortrag darüber gehalten hat. Der Redner hat damals gesagt, dass er an dieser Technik für Marsrover gearbeitet hat, aber ich weiß nicht, ob sie auch zum Einsatz gekommen ist. Die Idee war in dem Vortrag allerdings, diese Technik auf autonome Autos zu übertragen, um auch ohne GPS eine präzise Navigation zu ermöglichen. Tatsächlich findet man, wenn man gezielt danach sucht, etwas mehr, z.B. https://wavesense.io/
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