Επιστροφή στο Forum : Σχεδιασμός κατευθυνόμενης κεραίας εντοπισμού στόχου.
Αγαπητοί φίλοι,
Είμαι αγρότης και απόφοιτος πληροφορικής. Δεν έχω γνώσεις ραδιοεπικοινωνιών, ηλεκτρονικής και ανάλυσης κυκλωμάτων. Από ηλεκτρονικά έχω διδαχθεί μόνο την ψηφιακή λογική, (πύλες, αποκωδικοποιητές, επεξεργαστές, κλπ).
Προσπαθώ να ξεκινήσω ένα project ρομποτικής για εφαρμογές στη γεωργία.
Ένα από τα αρχικά πράγματα που πρέπει να κάνω είναι κάποια πειράματα εντοπισμού θέσης ρομποτικού οχήματος από ένα μικρό σταθμό βάσης.
Αρχικός σκοπός μου είναι η επίτευξη όσο το δυνατών μεγαλύτερης ακρίβειας εντοπισμού θέσης του ρομπότ σε ανοιχτό χώρο, διαστάσεων 100Χ200 μέτρων περίπου, από δύο σταθμούς βάσης ταυτόχρονα, περιμετρικά του οποίου όμως πιθανών να υπάρχουν θερμοκήπια, ή και αποθήκες με μεταλλικά πάνελ.
Έτσι λοιπόν θα πρέπει πρώτα από όλα να κατασκευάσω έναν πομπό με την ανάλογη κεραία, ο οποίος θα τοποθετηθεί σταθερά στη μία γωνία του χωραφιού. Θα πρέπει να εκπέμπει καθαρό σήμα το πολύ μέχρι 200 μέτρα. Το ηλεκτρομαγνητικό διάγραμμα ακτινοβολίας της κεραίας του θα πρέπει να είναι όσο ποιο κατευθυνόμενο γίνεται.
Δηλαδή να εκπέμπει σήμα μόνο μπροστά από την κεραία, αλλά πίσω της, δεξιά της και αριστερά της να μην εκπέμπεται σχεδόν τίποτε.
Ο σκοπός μου είναι να υπάρχει ένας δέκτης εγκατεστημένος στο ρομπότ και όταν εγώ από το σταθμό βάσης γυρίζω με το χέρι την κεραία προς το ρομπότ, αυτό να λαμβάνει το σήμα εκπομπής, αν αποκλίνω έστω και μια μοίρα από το στόχο τότε το ρομπότ θα πρέπει να χάνει το σήμα του σταθμού βάσης.
Κατέβασα το λογισμικό 4nec2, αλλά δεν έχω τις απαιτούμενες γνώσεις να χειριστώ τις παραμέτρους που απαιτεί για να πειραματιστώ με σχεδιασμό κεραίας και να βλέπω τα διαγράμματα ακτινοβολίας της.
¶ρα ξεκινώ από την επιλογή της συχνότητας εκπομπής και ισχύος σήματος που πρέπει να βρω ποια πρέπει να είναι και στην συνέχεια να προχωρήσω στον σχεδιασμό της κεραίας και του πομπού.
Παρακαλώ πολύ αν θέλει κάποιος με ανάλογη εμπειρία ας μου πει την γνώμη του για το είδος τις κεραίας, την ισχύ και την συχνότητα σήματος που πρέπει να χρησιμοποιηθούν για μία τέτοια εφαρμογή.
μήπως είναι πολύ ποιο δύσκολο από το να βάλει ένα δεκτή GPS επάνω στο ρομποτ και να σου στέλνει τα δεδομένα ασύρματα που είναι και ότι άλλο θέλεις ? χόρια ότι υπάρχουν και έτοιμα όλα αυτά τα εξαρτήματα και δεν θα μπλέξεις με το αν φταίει το κατασκευαστικό σου ή ο προγραμματισμός και θα επικεντρωθείς μόνο στο δεύτερο.
Δεν είναι απλό αυτό που σκέφτεσαι γιατί θα έχεις προβλήματα με ανακλάσεις του σήματος και είναι αδύνατον να πετύχεις όσο στενή δέσμη θέλεις από την κεραία.
Πιστεύω πως το GPS επάνω στο robot είναι η πιο απλή λύση, αν φυσικά σε καλύπτει η ακρίβεια της τάξεως των 10m που παρέχει.
Ο εντοπισμός θέσης είναι ένας αρκετά ενδιαφέρων τομέας και υπάρχουν πολλές σχετικές ερευνητικές εργασίες. Αν η ακρίβεια θέσης είναι πολύ σημαντική και δεν αρκεί το GPS, δύο άλλες λύσεις που θα σκεφτόμουν είναι:
παραλλαγή του active bat (https://en.wikipedia.org/wiki/Active_Bat), η εκπομπή δηλαδή παλμών υπέρηχων από το robot οι οποίοι λαμβάνονται από τουλάχιστον 3 αισθητήρες που βρίσκονται τοποθετημένοι περιμετρικά στον χώρο και οι οποίοι υπολογίζουν τη θέση του robot με τριπλευροποίηση (https://en.wikipedia.org/wiki/Trilateration) βάσει της χρονικής διαφοράς άφιξης του υπερήχου στους δέκτες
εντοπισμός μέσω υπολογιστικής όρασης (computer vision) από μια web camera, η οποία τοποθετημένη κάπου ψηλά παρακολουθεί το χώρο και εντοπίζει ένα fiducial που βρίσκεται επάνω στο robot
Για στενή δέσμη στην απόσταση που λες είναι οι Yagi Antenna 2.4 GHz
http://www.zdacomm.com/images/stories/categories/ZDADJ1921-17YG.jpg
στενότερη ακόμα δέσμη έχουν οι cantenna
https://sites.google.com/site/kyrosprojects/home/cantenna-2-5-ghz
αλλά και εγώ δεν κατανοώ το project σου, το GPS είναι μια σχετική λύσει, αλλά εγώ θα προσέγγιζα το θέμα με χαρτογραφικό αποτύπωμα το χώρου σε PC θα τον χώριζα σε τομείς, θα έβαζα έναν ασύρματο αισθητήρα σε κάθε τομέα........
μήπως είναι πολύ ποιο δύσκολο από το να βάλει ένα δεκτή GPS επάνω στο ρομποτ και να σου στέλνει τα δεδομένα ασύρματα που είναι και ότι άλλο θέλεις ? χόρια ότι υπάρχουν και έτοιμα όλα αυτά τα εξαρτήματα και δεν θα μπλέξεις με το αν φταίει το κατασκευαστικό σου ή ο προγραμματισμός και θα επικεντρωθείς μόνο στο δεύτερο.
To gps έχει 5 τετραγωνικά μέτρα σφάλμα. Με τέτοια ακρίβεια δεν μπορείς να χτίσεις εφαρμογή. Δεν ξέρω για την επαναληψημότητα του. Αν αυτή τείνει στην μονάδα, τότε ίσος με μαθηματικά να διορθώνεται η θέση, αλλά μάλλον δεν παίζει κάτι τέτοιο.
To computer vision, που μου προτείνεις, μου φαίνεται μια καλή λύση. Θα το ψάξω περαιτέρω. Αυτό που αρχικά με ενδιαφέρει είναι να μπορώ να κάνω το ρομπότ (πχ όταν σέρνει από πίσω του μια φυτευτική μηχανή), να πηγαίνει απαρέγκλιτα ευθεία μπροστά και όχι το που ακριβώς (x,y) βρίσκεται. ¶ρα δυο πράγματα είναι ενδιαφέροντα α)διατήρηση πορείας ρομπότ σε απαρέγκλιτη ευθεία και β) η ακριβέστατη τοποθέτηση του στην αρχή κάθε ευθείας εκκίνησης της κάθε επόμενης σειράς φύτευσης.
Dragonborn
21-05-16, 18:17
Αυτό που προτείνεις γίνεται με οπτικά συστήματα, π.χ. δέσμη LED ή laser. Με ραδιοσυχνότητες γύρω στο 1-2 GHz είναι πολύ δύσκολο.
http://www.ns-tech.co.uk/blog/2010/02/active-rfid-tracking-system/
http://cricket.csail.mit.edu/
Το περιβάλλων που θα δουλεύει το ρομπότ, καθημερινά μπορεί να αλλάζει (κάθε επόμενη μέρα σε διαφορετικό χωράφι). Και θα πρέπει η λύση υλοποίησης να μην έχει (κατά το δυνατών) πολλές hardware εξαρτίσεις, διάσπαρτες στο ρομποτικό χώρο εργασίας. Για την κατασκευή της cantenna έχεις τεχνικά στοιχεία (διαγράμματα, λίστα υλικών, κλπ) που θα με βοηθήσουν να την υλοποιήσω.
Αυτό που προτείνεις γίνεται με οπτικά συστήματα, π.χ. δέσμη LED ή laser. Με ραδιοσυχνότητες γύρω στο 1-2 GHz είναι πολύ δύσκολο.
Ναι και αυτό είναι μια καλή λύση. Η δέσμη laser έχει τα δικά τις προβλήματα, για να είναι χαμηλού κόστους η όλη υλοποίηση, θα πρέπει να χρησιμοποιήσω απλά laser κατάδειξης. Αυτά θα πρέπει να τοποθετηθούν σε κάθε σειρά που το ρομπότ θα ακολουθήσει. Το ψάχνω....
Θες κάτι τέτοιο και είναι μονόδρομος το GPS εφόσον θα αλλάζεις τοποθεσίες
https://www.youtube.com/watch?v=J_QOM86YGQg
και Cantenna Calculator είναι απλό
http://www.changpuak.ch/electronics/cantenna.php
δες και αυτό με εφαρμογή gps
https://www.youtube.com/watch?v=knJsctKkPv8
To gps έχει 5 τετραγωνικά μέτρα σφάλμα. Με τέτοια ακρίβεια δεν μπορείς να χτίσεις εφαρμογή. Δεν ξέρω για την επαναληψημότητα του. Αν αυτή τείνει στην μονάδα, τότε ίσος με μαθηματικά να διορθώνεται η θέση, αλλά μάλλον δεν παίζει κάτι τέτοιο.
Αυτό που ζητάς είναι εφικτό με χρήση Differential GPS ( DGPS). Για να πάρεις μια ιδέα κοίτα στο http://grauonline.de/wordpress/?page_id=1468 .
Η ακρίβεια μέτρησης είναι της τάξεως των λίγων cm ή εάν πάρεις ακριβές κεραίες GPS μπορεί να πέσει σε mm.
Το έχουν ψάξει και αρκετοί που δουλεύουν Arduino. Μια έρευνα στο διαδίκτυο με DGPS και Arduino θα σου δώσει αρκετά αποτελέσματα.
Ένα θέμα που μπορεί να συναντήσεις είναι η εύρεση των γεωγραφικών συντεταγμένων (και υψομέτρου της κεραίας) του σταθερού σταθμού. Αυτό το λύνεις είτε με αρχικές μετρήσεις calibration διάρκειας αρκετών ωρών μόνος σου (γίνονται άπαξ για κάθε χωράφι) είτε φωνάζεις έναν τοπογράφο να σου φτιάξει εξαρτημένο τοπογραφικό. Προσοχή στην δεύτερη περίπτωση να του πεις ότι τις συντεταγμένες δεν τις θέλεις σε ΕΓΣΑ87 αλλά σε WGS84 για να μπορείς να τις δουλέψεις με τον δικό σου εξοπλισμό. Φρόντισε επίσης να βεβαιωθείς ότι ξέρει πως να κάνει σωστά την μετατροπή διότι εκεί γίνονται "λαθάκια" κάποιες φορές.
Ένα άλλο θεματάκι είναι οι φθηνές κεραίες των GPS που μπορεί να λαμβάνουν σήματα εξ ανακλάσεως και να εισάγουν κάποιο σφάλμα στην μέτρησή σου. Σε τέτοια περίπτωση ίσως χρειαστεί να προσθέσεις μια φθηνή (βλέπε Arduino ξανά) μονάδα IMU (=Inertial Measurement Unit = Επιταχυνσιόμετρα+Γυροσκόπια+Μαγνητόμετρα) και μετά να "παντρέψεις" τα δεδομένα από την IMU και το DGPS με την χρήση ενός Extended Kalman Filter. Αυτή η μέθοδος δίνει τα βέλτιστα αποτελέσματα όσον αφορά την αποσφαλμάτωση των μετρητικών δεδομένων θέσεως.
Τόσο μεγάλη ακρίβεια με μία κεραία δεν γίνεται να επιτευχθεί.
Υπάρχει δυνατότητα με άλλους τρόπους, αλλά δεν γίνεται τόσο απλά.
Για πληροφορία: Τα αεροπλάνα στην τελική φάση της προσγείωσης με όργανα χρησιμοποιούν κάτι ανάλογο, το ILS (Glide slope=πάνω - κάτω, Localiser=αριστερά - δεξιά) για να βρίσκουν τον νοητό διάδρομο.
Η αρχή λειτουργίας επιγραμματικά στηρίζεται σε συνδυασμό κατευθυντικών κεραιών που διαμορφώνονται με διαφορετική συχνότητα, 90 και 150 Hz.
Στον δέκτη για την εύρεση της θέσης γίνεται σύγκριση του πλάτους των δύο διαμορφώσεων.
Στο κεντρικό σημείο σημείο όπου τέμνονται οι λοβοί τα δύο σήματα είναι ίσα.
Η συγκεκριμένη τεχνολογία είναι της εποχής του 30 και χρησιμοποιείται και σήμερα ως κύριο σύστημα προσγείωσης δια οργάνων (νύχτα, βροχή, ομίχλη κλπ).
To IMU δηλαδη είναι αδρανιακη πλοήγηση οπώς λέμε ins?
Στάλθηκε από το 2014813 μου χρησιμοποιώντας Tapatalk
Πιστεύω πάντως ότι με GPS ή dgps σε συνδιασμό με κάποια κινητά irfid που θα κατασκευάσει θα κανείς μία χαρά τη δουλειά σου
Στάλθηκε από το 2014813 μου χρησιμοποιώντας Tapatalk
To IMU δηλαδη είναι αδρανιακη πλοήγηση οπώς λέμε ins?
IMU = Τα αισθητήρια μετρήσεων
INS = IMU + Υπολογιστής + Λογισμικό
Νομίζω οτι σας ενδιαφέρει
Thalwil - June 2, 2016 - The small, highly cost effective, and very precise Real Time Kinematics (RTK) modules now support BeiDou. The firmware upgrade for NEO-M8P complements u-blox's existing support for GPS+GLONASS satellite navigation systems. With this release, u-blox introduces 8 Hz RTK update rates for GPS, making NEO-M8P suitable for applications with high user dynamics.
Integrated real time kinematic algorithms bring centimeter level positioning accuracy within the reach of a wide range of applications, including unmanned vehicles and robotic guidance systems like tractors and robotic lawnmowers. The addition of GPS and BeiDou RTK support is particularly relevant for end products targeted towards the Asia-Pacific market.
Engineering samples can be ordered online (http://cl.s4.exct.net/?qs=3623cea1284080ac8561cb16a16b363fceb942f70c1a06 824fa76821b71b7018). Customers that already have samples of NEO-M8P (http://cl.s4.exct.net/?qs=18867bd3af4df188e31806540069ae55d35a3664d40684 e2ca61a0ac1307bf34) or the application board C94-M8P (http://cl.s4.exct.net/?qs=3623cea1284080ac1863330674a33e850d9ad5245914c3 e25c13a0fd30fb3d45) can access the new features by downloading the new firmware from our website. A final set of feature updates will be available in the third quarter of 2016 with mass production starting in Q4.
Centimeter‑level GNSS positioning for the mass market
Integrated Real Time Kinematics (RTK) for fast time‑to‑market
Smallest, lightest, and energy‑efficient RTK module
Complete and versatile solution due to base and rover variants
World‑leading GNSS positioning technology
https://www.u-blox.com/en/product/neo-m8p
Powered by vBulletin® Version 4.2.5 Copyright © 2024 vBulletin Solutions Inc. All rights reserved.