Hallo Leute, ich hoffe ich bin hier Richtig, und es gibt dieses Thema nicht schon, hab zwar schon seit Tagen danach gesucht, aber nichts zufrieden stellendes gefunden. Also zu meiner Frage, ich möchte den Abstand zu einer Person messen die sich auf einer Bühne bewegt, das möchte ich realisieren durch eine Ultraschall-Sender, an der Person und vier oder mehr im Raum verteilten Ultraschall-Empfänger, die durch den Zeitabstand die Entfernung berechnen. So weit so gut, jetzt meine Frage hat irgendjemand eine Idee wie sich das aufbauen lässt, das ganze möchte ich dann am Computer auslesen, ich hab da an den Mikrocontroller von Adruino gedacht um das ganze mal zu testen... Kann man das überhaupt mach oder ist die Idee totaler Quatsch?? Lg LTK
Zum TRI-angulieren einer Position (in der Ebene) benötigt man, wie der Name es schon vermuten lässt, mindestens drei Empfänger (günstige Anbringung - im Idealfall in den Ecken eines Dreiecks - vorausgesetzt). GPS z.B. benötigt für die Triangulierung im Raum jedoch mindestens vier Satelliten (und zur Fehlerabschätzung/-Korrektur sogar noch einen fünften). Eine Bühne ist von der Geometrie her sicherlich nicht das Problem die Empfänger geschickt zu verteilen. Aber wenn es sich um eine Musik(er)bühne handelt, wo Monitorlautsprecher zum Einsatz kommen, habe ich so meine Bedenken, dass die Positionsauswertung durch Laufzeitunterschiede zw. Sender/Empfänger störunanfällig bleibt. Insbesondere dann, wenn die Monitorendstufen beginnen sollten zu klippen und dann Frequenzen im Ultraschallbereich produzieren. Man glaubt manchmal gar nicht wie weit da die üblichen Hochtonhörner reichen können. :-( Evtl. müssten dann sehr steilflankige Bandpässe zum Einsatz kommen, die nur die Sendefrequenz der Ultraschall-Bursts durchlassen. Aber selbst dann wird es auf eine Trial-and-Error-Methode hinauslaufen. Aber gehen wir dann mal von einer 'ruhigen' Umgebung aus. Die Laufzeitunterschiede vom Sender zum Empfänger kann man dann schon zur Positionsbestimmung heranziehen (viel Spass übrigens bei der Aufstellung der (geometrischen) Gleichungen. Ein ehemaliger Kollege von mir hatte etwas sehr ähnliches, was Du auch machen möchtest, in seiner Techniker-Abschlussarbeit gemacht. Die Gleichungen etc. stimmten zwar, aber letztendlich ist ihm die Zeit, beim Lösen des Problems bei der Auswertung der analogen Signale, davongelaufen. Schade eigentlich, denn es war sehr vielversprechend. Bei der Fehlerabschätzung kamen er dann auf eine Genauigkeit von unter 10cm, was, vmtl. auch für Deine Anwendung, genau genug ist. Es hängt natürlich stark von der Auflösung ab, mit der Du in der Lage sein wirst die Laufzeitunterschiede auswerten zu können. Sein Problem, war allerdings, dass er nicht mit Ultraschall gearbeitet hat, sondern ein Klatschen in die Hände, die 'Signalquelle' war. Er musste also das Nutz- von Störsignalen erkennen und trennen können und, da es im Freifeld war, auch noch die Amplitude per AGC 'nachregeln' um die Flankenerkennung zu verbessern. Das gleiche Problem wirst Du auch mit Ultraschall bekommen, denn es ist schon ein großer Unterschied wo die zu trackende Person in Bezug auf die Entfernung zum Empfänger steht - der Schalldruck nimmt halt mit zunehmender Entfernung ab. Und da kommt auch schon das nächste Problem ganz allgemein auf Dich zu: Ultraschallsender bündeln ihr Signal sehr stark. Wie soll also der ideale Sender (an der Person) aussehen bzw. ausgeführt sein, damit überhaupt alle involvierten Empfänger etwas vom Signal 'hören' können. Soll er ein nach allen Seiten geöffnetes Horn auf dem Kopf tragen, um eine einzige Sendequelle zu haben??? Die Elektronik an sich dürfte hier nicht wirklich das Problem sein. Der mechanische Aufbau des Senders und die exakt reproduzierbare Anordnung der Empfänger (identische Geometrie) wird da eher das Problem werden (oder variabel per Menü/Interface eingebbar?!). Was wir mal gemacht haben, und auch sehr gut funktionierte - aber vmtl. für einen Arduino zu viel Rechen-Power bedeuten würde - war die Positionsbestimmung mittels IR-Kamera (and er Decke) und ein paar IR-LEDs am Körper (in unserem speziellen Fall war es ein elektronischer 'Hund') in Verbindung mit einer entsprechenden Capture-Karte für's Videosignal, selbstgeschriebener Software und einem PC.
Hallo, ich denke, der elektronische Teil ist dabei das geringste Problem. Ich befürchte Schwierigkeiten mit dem Umfeld auf einer Bühne, da in einem geschlossenen Raum mit Gegenständen, was auch immer, mit Reflexionen und Mehrfachempfang zu rechnen ist. Man kann zwar zunächst davon ausgehen, dass der zuerst eintreffende Impuls der mit dem kürzesten Weg ist, aber das muss ja keineswegs der direkte Signalweg sein, wenn der versperrt ist, dann kommt eine ganz falsche Position heraus. Ausserdem, wo immer du den Sender an einer Person anbringst, er strahlt nur in eine Richtung, es sei denn, er wird als Hut auf dem Kopf getragen. Da die Leute wohl nicht wie Marsmenschen aussehen sollen, wirst du mehrere Sender verwenden müssen. Gruss Reinhard
Also seh ich das richtig, dass ich das ganz anders lösen sollte als mit Ultraschall, oder seh ich das falsch. Hättet ihr dann andere Ideen?? Lg LTK
Will Dir ja nicht die Hoffnung nehmen und es gibt ja sicherlich auch bei bestimmten Rahmenbedingungen Sonderlösungen, aber einfach anzuwendende und kostengünstige "in-door-localization" ist eines der lukrativsten Zukunftsmärkte. Wenn Du eine Lösung hättest bräuchtest Du dir über so etwas keine Gedanken mehr machen ;-) Brauchbar und relativ störunanfällig funktioniert derzeit UWB (ultra-wide-band radar), da kommst Du aber derzeit auf Systemkosten von ca. 5-10 kEuro. Ansonsten gäbe es vielleicht noch Verfolgung einer (Kopf) Markierung mittels Kamera (von oben). Ist aber auch nicht trivial. Oder vielleicht so ein Laser Scanner aus dem Neato VX-11 Staubsaugerroboter (ja, kann man ausbauen und einzeln verwenden), dann sind wir aber wieder bei den bekannten Rahmenbedingungen. Mehrere Kinect-Sensoren (günstiger Nachbau von Asus) würde mir auch noch einfallen. Sind aber relativ Fremdlicht-anfällig. Oder Sick Laserscanner (5kEuro).
Philipp Schaber schrieb: > Also seh ich das richtig, dass ich das ganz anders lösen sollte als mit > Ultraschall, oder seh ich das falsch. So war das nicht gemeint, andere Verfahren sind noch schlechter geeignet. Aber du musst halt einerseits die Probleme lösen, wie das der Sender, und andrerseits Erfahrungen in der realen Anwendung sammeln. Theorie hilft da wenig, du musst wohl ein System aufbauen und sehen wie genau und zuverlässig es im praktischen Betrieb arbeitet. Mit Licht wird alles viel schwieriger wegen der hohen Lichtgeschwindigkeit, da müsstest du extrem kurze Zeiten messen, und das Problem der Sichtbarkeit bleibt dir - kannst du z.B. eine Person mit einer Lampe auf dem Kopf zu jeder Zeit von allen Empfängern aus sehen? Teilweise lösen könnte man das mit mehr Empfängern. Gruss Reinhard PS fang mal im Freien oder in einer leeren Turnhalle an.
Hi, Philipp, > Also zu meiner Frage, ich möchte den Abstand zu einer Person messen die > sich auf einer Bühne bewegt, das möchte ich realisieren durch eine > Ultraschall-Sender, an der Person und... Googele mal unter "Ultrasonic Spotlight Tracker Chen" Ciao Wolfgang Horn
Reinhard Kern schrieb: > Mit Licht wird alles viel schwieriger wegen der hohen > Lichtgeschwindigkeit, da müsstest du extrem kurze Zeiten messen Jeder Laserentfernungsmesser für 100€ aus dem Baumarkt macht das per Interferometrie, indem das Licht nur als Trägerwelle für aufmodulierte, langwelligere Signale verwendet wird. Dadurch spart man sich den Aufwand mit der expliziten Messung der arg kurzen Laufzeiten.
Man könnte ja mal mit zwei Mikrofonen und einer impulsartigen Lärmquelle (Händeklatschen, Filmklappe, "Oi!"-Rufen..) einen Test machen, ob mal auf der Stereospur schon einen Unterschied zwischen den beiden Spuren sehen kann. Ganz einfach ist die Realisation natürlich nicht. Raimund Rabe schrieb: > Zum TRI-angulieren einer Position (in der Ebene) benötigt man, wie der > Name es schon vermuten lässt, mindestens drei Empfänger (günstige > Anbringung - im Idealfall in den Ecken eines Dreiecks - vorausgesetzt). > GPS z.B. benötigt für die Triangulierung im Raum jedoch mindestens vier > Satelliten (und zur Fehlerabschätzung/-Korrektur sogar noch einen > fünften). Triangulieren kommt vom "Dreieck", nicht nur von "drei". Dabei weiß man den Abstand zwischen zwei Punkten (Empfänger) und aufgrund des Laufzeitunterschieds den Winkel zur Geraden, die die beiden Empfänger verbindet, allerdings noch nicht die Entfernung. Dazu müsste man dann noch die Lautstärke auswerten. Son Ding haben die meisten Menschen im Kopf... http://de.wikipedia.org/wiki/Stereofonie Wenn man die Augen schließt, kann man auch nicht wirklich gut feststellen, ob man von vorne oder von hinten angesprochen wird. Beim Menschen wird die Richtung dann durch die Augen bestimmt: Kann man die Schallquelle sehen, kommt sie von vorne. In der Technik benutzt man dazu dann den dritten Empfänger. Den vierten braucht mann dann, um auch noch die Höhe bestimmen zu können.
Reinhard Kern schrieb: > Mit Licht wird alles viel schwieriger wegen der hohen > Lichtgeschwindigkeit, da müsstest du extrem kurze Zeiten messen Meine Nintendo WII macht das mit zwei IR-LEDs in einem definierten Abstand auf der Fernseherseite und einer Kamera in der Wimote. Beim Gegenstück der Playstation III ist der Weg anders herum. Soooo kompliziert ist das scheinbar nicht.
Im Miniaturwunderland in Hamburg haben sie das gleiche Problem bei der Ortung ihrer Schiffe mit Leuchttürmen gelöst, die jeweils einen Lichtstrahl kreisen lassen. Aus dem Drehwinkel der Lichtquelle beim Treffen des zu ortenden Objektes ergibt sich die Richtung vom Leuchtturm aus. Zwei davon ergeben einen Schnittpunkt in der Ebene. http://www.miniatur-wunderland.de/anlage/technik/schiff-system/steuerung/
Nee, der Sensor der WII misst nur den Winkel, in dem die Fernbedienung gehalten wird. Die Position im Raum kann die WII auch nicht erfassen. Ebensowenig die Playstation.
Angehängte Dateien:
-
Ortskurve.png
14 KB
STK500-Besitzer schrieb: > allerdings noch nicht die Entfernung. > Dazu müsste man dann noch die Lautstärke auswerten. Nein, das wäre auch schlimm, denn die ist extrem zufallsabhängig. Wenn man zwei Punkte auf der Ebene hat und den EntfernungsUNTERSCHIED kennt, kann man eine Kurve erstellen, auf der der gesuchte Punkt liegen muss (siehe Bild). Bei drei solchen Strecken müssen sich die Kurven in einem Punkt schneiden, Bingo. Wenn nicht ist mindestens eine der Messungen falsch. Gruss Reinhard
Reinhard Kern schrieb: > Wenn man zwei Punkte auf der Ebene hat und den EntfernungsUNTERSCHIED > kennt, kann man eine Kurve erstellen, auf der der gesuchte Punkt liegen > muss (siehe Bild). Bei drei solchen Strecken müssen sich die Kurven in > einem Punkt schneiden, Bingo. Wenn nicht ist mindestens eine der > Messungen falsch. Wenn man den Sourcelevel und die Dämpfung des Übertragungsmediums kennt, dann geht es auch über die Lautstärke unter der Annahme, dass es sich um einen "punktförmigen" Sender handelt, als eine Kugelcharakteristik hat. Ich gebe dir aber Recht, dass es mit einem dritten Empfänger einfacher ist, die Richtung und Entfernung zu bestimmen. Zum Probieren müsste es aber mit einer mehrkanaligen Soundkarte in einem PC schon funktionieren. Noch eine Ergänzung zur Triangulation: Man hat einen definierten bzw. bekannten Abstand zwischen zwei Messpunkten und kann an beiden Punkten den Winkel zum Objekt des Interesses messen.
Wir hatten mal einen Scanner, der auf dem Prinzip der Laufzeitmessung gearbeitet hat. Die Genauigkeit bewegte sich in einem Volumen von ca 2*2*2 Meter vor dem Empfangsdreieck im Bereich von ca 1mm. 3 Ultraschallempfänger waren in einem Dreieck mit einer Kantenlänge von ca. 1 Meter angeordnet und es wurden die Laufzeitunterschiede ausgewertet, die von Schallpulsen gemessen wurden, welche mit kleinen Funkenstrecken erzeugt wurden. Dazu gab es noch eine 4. Messstrecke um die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Temperatur zu berücksichtigen. Hat ganz gut funktioniert. Die Gleichungen waren nicht ohne (gemeinsamer Schnittpunkt von 3 Kugeln) aber machbar.
Hallo, um nochmal zurück zum Ultraschall zu kommen, hat irgendjmd Schaltpläne für dieses Verfahren oder weiß jmd wo ich mich da schlau machen kann...?? Lg Philipp
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.