Navigation mittels Triangulation

[jeffrey]

hoi,

... also ich nehme das dann mal als akzeptiert auf...

ich hab ehrlich gsagt net wirklich blickt, was du da geschrieben hast. schreib doch einfach mal die formel hin, mit der du l1 und l2 berechnest.
mfg jeffrey

ps: ich denke immernoch, dass es so nicht geht.

[i_make_it]

Ich habe den Thread jetzt nicht komplett gelesen, (habe Aufgehört als es zum xten mal hin und her ging wegen des Thaleskreis und den Kurven)

Für den oder die jenigen die nicht verstehen was es mit dem Thaleskreis auf sich hat und warum mit Winkelmessung drei Barken notwendig sind, gibt es ein einfaches experiment zum Verständniss.

Benötigt wird ein Geodreieck, zwei Stecknadeln, ein Stück stabiler Pappe und ein Stift.

Die beiden Stecknadeln in die Pappe Stecken, Das sind Barke A und Barke B.

Das Geodreieck wahlweise mit einer der 45° winkel oder dem 90° zwichen die Nadeln schieben bis beide Schenkel anliegen.
Jetzt lässt sich das dreieck hin und her schieben, wobei die Spitze die Position des Roboters ist und alle erreichbaren Positionen sind die Kreisbahn die der roboter einnehmen kann, wenn er die Barken unter einem Winkel von 45° oder 90° sieht. Bei 90° ist es halt der Thaleskreis.
Und oh Wunder es funktioniert mit allen Winkeln zwichen 0° und 180°.

Eine Positionsbestimmung mit zwei Barken ist also nur möglich bei gleichzeitigem Einsatz von Winkel und Abstands Messung.
Sonst werden immer mindestens drei Barken benötigt.
(Sonderfälle sind alle Positionen außerhalb des von den Barken umschlossem Raum die auf Geraden liegen die durch die Positionen von zwei Barken gehen. Da sieht man nämlich nur noch zwei Barken.)

[HeXPloreR]

hi,

@jeffreys...ja, leider hast du recht so geht es mit zwei baken nicht, dachte ich könnte über den bekannten abstand zwischen den baken die länge l berechen, allerdings hab ich dabei übersehen das wenn ich den 90°winkel vorrausetze mir durch die verschiebung/halbierung des gemessen winkels zwischen den baken der bezug anscheinend verloren geht, und ich sehe mit der dargestellten einfachen methode keinen weg daran vorbei zu kommen.

...zum glück hat i_make_it es aber auch genannt, nämlich die winkel messung mit gleichzeitiger oder anschliessender abstandsmessung ... z.B. nach dem grundprinzip der "stereoskopie" ( ich weiß ..."skopie" bedeutet soviel wie "sehen, beobachten"...ein bot sieht durch seine sensoren) mit hilfe der triangulation.

wenn man also eine drehbare vorrichtung herstellt die diese vorrausetzungen erfüllt und die aktive IR-Bake so ausführen kann das sie möglichst wenig streut. Dann kann man mit zwei sensoren, einer fest auf den vorrichtung der andere beweglich mit winkelmesssystem verbunden die entfernung messen.
Theoretisch würde ich dann Bake1 mittig erfassen, denn zweiten sensor auch danach suchen lassen,winkel erfassen---> die entfernung l1 berechen. Danach die Bake2 suchen lassen, den bakenwinkel messen (das müßte schon reichen um die position zu bestimmen - der vollständigkeit halber...) den zweiten sensor Bake2 suchen lassen, winkel erfassen ---> l2 berechnen. Beachten müßte man schon mal die richtungen aus der die messungen erfolgen.

Mein problem ist ansich das ich 1. die genauigkeit des winkels in der so eine bake aussendet nicht kenne und nicht bestimmen kann. Kann man das konstruktiv lösen/minimieren?.
Und 2. ich nicht genau weiß wie die werte in den speicher geschrieben werden. Da sich für die die erste messung der entfernung zu Bake1 ja diese kreisbahn ergibt. Müssen dann alle werte die sich durch die rasterung des Koordinatensystems ergeben in den speicher geschrieben werden bis sie durch die zweite messung rausfliegen?
Demnach sollte auch das koordinatensystem sich in einer zweckmässigen grössenordnung (ganze cm?) bewegen, oder?


mfg

[jeffrey]

Hallo,
wenn du dioe längen messen kannst, brauchst du keine winkel mehr zu messen. dann ist deine position durch eindeutig. du hast dann 3 seiten eines dreiecks, und das reicht aus.
durch eine zusätzlich winkelmessung kann dann noch die ausrichtung des bots in der ebene bestimmt werden.
das speicherproblem verstehe ich nicht ganz. du musst doch nur 2 entfernungen abspeichern. das sollte kein problem sein.
mfg jeffrey

[HeXPloreR]

hey,

ja stimmt ich habe dann die drei seiten, und damit kenne ich dann auch die winkel...damit kann ich dann alles errechnen was ich brauche. Die winkelmessung der baken benötig ich dann nur noch zur bestimmung der ausrichtung da die baken ja eh beide gesucht werden müssen ist es damit dann auch gleich erledigt.


mfg

[i_make_it]

Wenn nur mit Entfernungsmessung gearbeitet wird, muß dem Roby vorher der Abstand der Barken mitgeteilt werden damit er seine Position bestimmen kann.

Bei entfernungsmessung und Winkelmessung, kann man in einem unbekannten Gelände einfach die Barken setzen und den Roby mit einer Kartierung beginnen lassen. er kann dann selbstständig alle Hindernisse und Landmarken in Relation zu den Barken setzen.

Ich tüftele momentan an einer Rasterkarte (weil einfacher zu implementieren als Vektorkate) bei der ich 2 I2C Rams nehme und jedes Bit von Speicher eins den selben Rasterpunkt wie in Speicher zwei repräsentiert. So stehen mir 2 Bit für die Zustandsbeschreibung zur Verfügung.

00= unbekannt
01= mögliches Hinderniss (Fernsensor hat ein Echo eingefangen)
10= Rasterzelle ist frei (durch mindestens zwei verschiedene Sensoren oder durchfahren verifiziert)
11= Hinderniss

Später möchte ich mit 3 oder 4Bit arbeiten damit ich bewegliche Hindernisse (Menschen usw) noch mit einem Status für bewegliche Hindernisse versehen kann.
So kann der Roby stark und schwach frequentierte Pfade erkennen und seine Routenplanung entsprechend anpassen.
Bei 265kB Ram komme ich auf 2097152 Speicherzellen, das sind rund 1448 Zellen Kantenlänge. Bei 2cm je Zelle, 28,96Meter.
Was für mein Testgelände mehr als ausreichend ist.

Als Sensor arbeite ich an einer um 361° schwenkbaren Plattform und einer Abwandlung eines FMCW Ultraschall mit Quadranten Antenne.
Da beim orginalen FMCW Verfahren die Eigengeschwindigkeit per Dopplereffekt die Erntfernungsmessung verfälscht, möchte ich FM einsetzen um eine Zeitinformation in das Signal zu modulieren die es ermöglicht die Laufzeit exakt zu bestimmen.
Inwieweit sich da Fehler durch Eigengeschwindigkeit besser kompensieren lassen muß ich noch ermitteln.
Bei stehenden Objekten sollte der selbe Fehler auftreten wie bei MFCW.
Objekte mit Eigenbewegung die also ihren eigenen Dopplereffekt erzeugen sollte ich aber mit genug Aufwand bei der Analyse des reflektierten FM Signals filtern und die Relativgeschwindigkeit ermitteln können.

[HeXPloreR]

hi i_make_it,

ja ganz genau, der bot muß vorher ein paar Dinge wie den Bakenabstand und deren Position im Koordinatensystem mitbekommen. Das sehe ich selber auch nicht als Problem, denn ich möchte nur nicht mehr als zwei (bis jetzt aktive) Baken benutzen, der Rest ist egal...also umfang der Orientierungseinheit, Dauer der Messung, sowie ob dabei eine Bewegung ausgeführt werden kann oder nicht. Wird halt nur durchs Gewicht und verfügbarer Hardware begrenzt.

Ich möchte es letzt endlich so machen das ich (der bot) ein Lasersignal sende, welches dann von einer passiven (bauartbedingt angepasst, zylindrisch/sphärisch, reflektierend, o.ä.) Bake zurückgeworfen wird(vermutlich abgeschwächt).
Um die Bake selbstständig erkennen zu können benötige ich eine Kamera und Objekterkennung, zur Laserreflex-Erfassung dachte ich an eine Art Nachstsichtmodus (zweite Kamera), da ja bei zuviel Lichteingang ein "overflow" (heißt es so?) in der Kamera ausgelöst wird, der dann das treffen der Bake mit dem Laser und Empfang anzeigen, wonach sich dann die Entfernung berechnen lassen sollte. Möglich ist vielleicht auch die Verfolgung des Laserpionterpunktes mit Kamera, wodurch auch eine Entfernungsmessung statt finden kann, allerdings müssen die Baken auch erkannt werden um den Bezug zum Gelände zu haben.
Vielleicht genügt ja auch eine andere Empfangseinheit, etwas was auch die Laserreflextion aufnimmt? Ultraschall habe ich aber auch noch nicht ausgeschlossen.
Das Messystem soll jedenfalls auch nur dann aktiv sein wenn eine Positionsbestimmung erfolgen soll, oder ein neuer Zielpunkt anvisiert wird (dafür ist das Kamerasystem mit Laser primär gedacht).

Ist alles noch theoretisch, ich muß mir erstmal geeignete Literatur dazu besorgen, um nicht nur in Träumen und Wünschen zu sprechen.
Roboter selbst bauen von Ulli Sommer, ISBN 978-3-7723-4109-0 ; hört sich vielversprechend an, hoffe das es mich weiter bringt. Bestell heute.

Also wenn jemand eine Ideen, nen Tipp oder auch Kritik hat, ich bin da noch völlig offen, solange es mit der Vorraussetzung von zwei Baken (am besten passiv) konform läuft

Wünsche Dir, i_make_it, auf jeden Fall schon mal viel Erfolg und Spaß dabei deine Vorstellungen zu realisieren.

mfg

[i_make_it]

wenn du mit Laserreflektion arbeiten willst, mach die Baken Hexagonal.
Besorg dir möglichst dünne Spiegel und einen Glasschneider.
Mach dir je Barke 36 gleichseitige Spiegeldreiecke. und stelle so 6 Reflektoren her.
Die arbeiten dann so wie bei den Landvermessern. Der Laser wird Parallel zum eingehenden Strahl zurückgeworfen. (Summer aller Winkel = 180°) Stichwort Prismenreflektor.
Such dir passend zum laser einen Farbfilter im Fotozubehör.
Und bring ringförmig um den laser 6 Fototransistoren an. Alles hinter den Filter und sonst gegen Fremdlicht geschützt.
Der Filter lässt den Laser raus (schwächt ihn dabei leider etwas ab)
der reflektierte Strahl kommt zurück und geht durch den Filter, Licht anderer Wellenlänge wird absorbiert. Ausgänge der Transistoren per Flipflop und Oderglied digitalisieren und zusammenführen.
Ein Digitaleingang reicht zum aufnehmen des Signals. in dem Auswerte Alorythmus noch die Durchlaufverzögerung von Flip-Flop und dem Oderglied berücksichtigen sowie die Ansprechzeit der Laserdiode und der Transistoren und du hast eine passable Laufzeitmessung.
Am besten sind triggerbare Laserdioden geeignet, die sind allerdings locker mal 5 bis 10 mal so teuer wie normale. Ggf. mal bei Laser 2000 nachschauen (auch wegen der Filter).

Da du mit Licht arbeitest, kann es sein das du mit DSPs oder anderen extrem schnellen Bausteinen arbeiten mußt. Ein normaler MC für den "Hausgebrauch" ist in der Regel zu langsam. ich habe mal Versucht einen Tester für LAN-Kabel zu bauen. da habe ich die Eingangselektronik komplett mit Spezial Bausteinen gebaut und per Multiplexing die digitalisierten Messwerte auf 16 Speicherbänke aufgeteilt, damit die Torzeiten für die D-RAMs lang genug waren. Erst nach der Messung hat ein MC die Daten ausgelesen aufbereitet, Ergebnisse berechnet und Visualisiert.

[jeffrey]

hoi,
wg lasersensor guck mal hier http://www.philohome.com/sensors/lasersensor.htm
des prob ist halt nur, dass du im unebenen gelände dein ziel auch gescheit treffen musst.
mfg jeffrey

[HeXPloreR]

hey,
vielen dank für die ausführungen...das mit den spiegeln versuche ich mal umzusetzen.
Das mit dem Filter und den Fototransistoren/Fotodioden ist auch super, das probiere ich so auf jeden Fall. Ich habe gleich mal ne skizze gemacht und merke mir diesen Ansatz vor.
Wenn ich das dann richtig verstanden habe, bräuchte ich das ganze zweimal in einem definiertem Abstand zueinander, wobei eines davon den berechnetet winkel übergibt um die Entfernung zu erhalten. Damit umgehe ich dann zwar die komfortable Laufzeitmessung, aber benötige auch keine schnelle Verarbeitung mehr.
Denke mal das die gemachte Drehbewegung bei Aussendung bis zum Empfang im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit nicht so sehr ins Gewicht fällt und damit immer noch eine gute Genauigkeit erreicht wird. Je weiter man von der zu messenden Bake entfernt ist umso wichtiger wird die Genauigkeit des Winkels.

Durch die Kamera, und der Objekterfassung/Verfolgung des Lichtpunktes könnte dann auch sichergestellt werden das ich die richtige bake zum messen anvisiere. Die Kamera wird ja sowieso auch benötigt um einen Zielpunkt zu setzen.

Spare mir dann die Nachtsicht vorerst mal als Zusatzoption ein.


mfg

EDIT(29.08.-11:35): irgendwie rede ich auch nur quatsch: ..wenn ich die reflektion empfange brauche ich immer noch eine schnelle berechnung, und dann kann ich auch gleich die Laufzeit errechnen, ohne erst diesen dummen winkel, ist doch so oder?