Ultrahangos alapú pozicionáló rendszer: 4 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az arduino eszközökhöz (Arduino - Radar/Ultrasonic Detector, Arduino Ultrasonic Radar Project) talált összes ultrahangos radar verzió nagyon szép radar, de mindegyik "vak". Úgy értem, a radar észlel valamit, de mit észlel?

Ezért azt javaslom magamnak, hogy fejlesszek ki egy olyan rendszert, amely képes objektumok észlelésére és azonosítására. Más szóval helymeghatározó rendszer GPS eszközök, de ultrahangos érzékelők használata nélkül.

Ez az eredmény remélem tetszik.

1. lépés: Hogyan működik?

A helymeghatározó rendszereket három érzékelőállomás alkotja, ultrahangos érzékelőkkel és az 1., 2. és 3. azonosító csomóponttal, amelyek egy téglalapot vagy négyzetet alkotnak, amelyek 90 ° -os szöget zárnak be, és ahol a köztük lévő távolságok az 1. ábrán láthatók.

const úszó távolság1 és 2 között = 60,0;

const úszó távolság2 és 3 között = 75,0;

Ezek az érzékelők más objektumok távolságát és szögét mérik, az id_node 3 -nál nagyobb, és rendelkeznek ultrahangos érzékelővel, amely 170 ° -os szöget zár be.

Mindegyikük elküldi a távolságokat, a mért szögeket és az id_csomópontot egy másik mesterállomáshoz vezeték nélküli kommunikáció segítségével, hogy elemezze, kiszámítsa az objektumok helyzetét trigonometriai számítással és azonosítsa azokat.

Az interferenciák elkerülése érdekében a főállomás szinkronizálja az összes ultrahangos érzékelőt oly módon, hogy minden pillanatban csak egy ultrahangos érzékelő mér

Ezt követően és a soros kommunikáció használatával a főállomás elküldi az információkat (szög, távolság, id_objektum) egy feldolgozási vázlathoz az eredmények ábrázolásához.

2. lépés: A három érzékelőállomás és az objektumok konfigurálása

Az egyes érzékelőállomások egyetlen funkciója az objektumok észlelése és a mért távolság, szög és azonosító csomópont listájának elküldése a főállomásnak.

Tehát az észlelés javítása és az észlelési zóna korlátozása érdekében frissítenie kell a megengedett maximális észlelési távolságot („valid_max_distance”) és a minimális távolságot („valid_min_distance”) (centiméter):

int érvényes_max_távolság = 80;

int valid_min_distance = 1;

Ezen érzékelőállomások azonosító csomópontja (az alábbi kódban „ez_csomópont”) 1, 2 és 3, a mesterállomás azonosító csomópontja pedig 0.

const uint16_t this_node = 01; // Csomópontunk címe oktális formátumban (Node01, Node02, Node03)

const uint16_t other_node = 00; // A főcsomópont címe (Node00) oktális formátumban

Minden érzékelőállomás söpör és 100º -os szög („max_angle” az alábbi kódban)

#define min_angle 0

#define max_angle 100

Mint fent, az objektum egyetlen funkciója az objektumok észlelése és a mért távolságok, szögek és azonosító objektumok listájának elküldése a főállomásnak. Egy objektum azonosítójának („this_node” az alábbi kódban) nagyobbnak kell lennie, mint 3.

Minden objektum söprése és 170 fokos szöge, és mint fent, lehetséges a maximális és minimális észlelési távolság frissítése.

const uint16_t this_node = 04; // Csomópontunk címe oktális formátumban (Node04, Node05,…)

const uint16_t other_node = 00; // A fő csomópont címe (Node00) oktális formátumban int valid_max_distance = 80; int valid_min_distance = 1; 170

3. lépés: A Master Station konfigurálása

A főállomás feladata, hogy fogadja az érzékelőállomások és az objektumok adásait, és elküldi az eredményeket a soros porton keresztül egy feldolgozási vázlatnak, hogy ábrázolja azokat. Ezenkívül szinkronizálja az összes objektumot és a három érzékelőállomást oly módon, hogy az interferenciák elkerülése érdekében mindig csak az egyik mér.

Firstableként frissítenie kell az 1. és 2. érzékelő közötti távolságot (centimétert), valamint a 2. és 3. közötti távolságot.

const úszó távolság1 és 2 között = 60,0;

const úszó távolság2 és 3 között = 70,0;

A vázlat a következő módon számítja ki az objektumok helyzetét:

• Az objektumok minden átviteléhez (3 -nál nagyobb id_csomópont) ugyanazt a távolságot kell keresni az ultrahangos érzékelők minden átvitelében (id_csomópont 1, 2 vagy 3).
• Mindezek a pontok listáját képezik (távolság, szög, id_csomópont), amelyek egy objektum pozícióját képezik („folyamat_pont -objektum_pont_érzékelővel” a vázlatban).
• Az előző lista minden „jelöltjéhez” a „kandidátus_választott_betekintés_érzékelő2 és 3” függvény kiszámítja a 2. és 3. ultrahangos érzékelő szemszögéből, hogy melyik felel meg a következő trigonometriai feltételnek (lásd a 2. és 3. képet)

float distancefroms2 = sin (radián (szög)) * távolság;

float distancefroms3 = cos (radián (szög_candidátum)) * distance_candidate; // Trigonometriai feltétel 1 absz.

A fentiekhez hasonlóan az előző lista minden „jelöltje” esetében a „kandidátus_választott_betekintés_érzékelő1 és 2” függvény az 1. és 2. ultrahangos érzékelő szemszögéből kiszámítja, hogy melyikük felel meg a következő trigonometriai összefüggésnek (lásd a 2. és 3. képet)

float distancefroms1 = sin (radián (szög)) * távolság; float distancefroms2 = cos (radián (szög_jelölt)) * distance_candidate; // Trigonometria 2. feltétel absz.

Csak azok a jelöltek (távolság, szög, id_csomópont), amelyek megfelelnek az 1. és 2. trigonometriai feltételeknek, azonosított objektumok, amelyeket az 1., 2. és 3. érzékelőállomás észlel

Ezt követően az eredményeket a mesterállomás elküldi egy feldolgozási vázlathoz, hogy ábrázolja azokat.

4. lépés: Az anyagok listája

Az egy érzékelőállomáshoz vagy egy tárgyhoz szükséges anyagok listája a következő:

• Nano tábla
• Ultrahangos érzékelő
• Mikroszervó motor
• NRF24L01 vezeték nélküli modul
• NRF24L01 adapter

és a mesterállomáshoz tartozó anyagok listája a következő:

• Nano tábla
• NRF24L01 vezeték nélküli modul
• NRF24L01 adapter