Hallo, ich Überlege mir gerade ob es möglich ist ein GPS System für Innenräume auf Ultraschall Basis zu bauen. Was meint ihr? Welche Sender und Empfänger nimmt man da? Man benötigt doch eine gewisse Bandbreite. Mfg Michael
Ein US-GPS wird sehr mit Raumreflektionen/Mehrwegausbreitungen zu kämpfen haben. IMHO wäre US-LORAN günstiger, weil da nicht alle durcheinander senden.
Die Idee ist schon alt, die Umsetzung eher schwierig(Reinfektionen etc).
Michael schrieb: > ein GPS System für Innenräume > auf Ultraschall Basis Das setzt voraus, dass das Signal jedes Senders den Empfänger auf direktem Weg erreicht, und NUR auf diesem Weg. Das ist in einem realen Innenraum nicht realisierbar. Theoretisch könntest du natürlich die gesamte Einrichtung entfernen und die Wände so beschichten, dass sie den Schall nicht reflektieren (schalltoter Raum), dann ginge das. Gruss Reinhard
Ich muss ja sowieso PN Folgen korrelieren. Sehe also die unterschiedlichen Ausbreitungswege. Um wie viel Prozent ist das Echo leiser als das direkte Signal. Oder verhalten sich bei US alle Materialen wie Spiegel? Das Prinzip lässt sich ja auch umdrehen so das das bewegliche Target die PN Folge sendet und mehrere Mikrofone im Raum das Signal auffangen. So hätte ich wenigstens keine Probleme mit der Rechenleistung. Danke Michael
Der "Trick" bei GPS ist ja, dass es ein Referenzsystem gibt, das Geoid WGS84. Die Umlaufbahnen der Satelliten sind bekannt, werden korrigiert und im Almanach mitgesendet. Bezugspunkt ist der Erdmittelpunkt (bzw. das Baryzentrum des Geoids), das ist quasi ein fixer Pseudolit. Darum reichen auch 3 Sats für einen 2D-fix: Einer gibt die genaue Uhrzeit vor, mittels der anderen beiden und der Annahme, dass du dich auf der Erdoberfläche befindest (also bekannten Abstand zum Erdmittelpunkt hast) kann eine Triangulation durchgeführt werden. Für einen 3D-fix mit Höheninformation braucht man dann noch den vierten Satelliten. Bei einem Indoor-GPS würdest du mit jedem Betreten eines neuen Zimmers das Referenzsystem wechseln. Das echte GPS sagt dir war die exakte Position auf der Erde, nicht aber wo, sich der Planet bzgl. der Sonne oder anderen Planeten befindet.
Michael schrieb: > Hallo, > > ich Überlege mir gerade ob es möglich ist ein GPS System für Innenräume > auf Ultraschall Basis zu bauen. Die Schallgeschwindigkeit ist stark temperaturabhängig. Du musst also die Durchschnittstemperatur kompensieren. Und die temperaturverteilung ist in realen Räumen weder örtlich noch zeitlich konstant. Ferner verändern Luftströmungen die Ausbreitungsrichtung und "blasen" deine koordinate "weg". Mehrwegeausbreitung ist ein beherrschbares Problem. Jede Sonographie beim Arzt beweist das der ort der reflexion bestimmbar. Das hat aber nix mit GPS gemein. MfG
<laut_denk> Schau mal, wie ein VOR funktioniert, da wird die Winkelinformation zur Sendequelle kodiert. Evtl. könnte das mit einer genügend hohen Anzahl von Sendern klappen. </laut_denk>
Michael schrieb: > Oder verhalten sich bei US alle Materialen wie Spiegel? Manche bündeln sogar den Schall, so dass das Echo lauter ist als der erste Impuls. Reinhard Kern schrieb: > dass das Signal jedes Senders den Empfänger auf > direktem Weg erreicht, und NUR auf diesem Weg Nein. Das Signal, das zuerst ankommt, war das Signal auf direktem Weg. Echos kommen später. Man könnte sich also ein System überlegen, bei dem in bestimmten Zimmerecken je ein Ultraschallsender steht, die nacheinander einen kurzen aber zuordnungsbaren Impuls aussenden. Der Empfänger bekommt von jedem Sender den Impuls dank Echo mehrfach und nutzt nur den ersten zur Zeit- und damit Entfernungsbestimmung, und weil er die Impulse auseinander halten kann, weiss er welcher von welchem Sender stammte. Irgendwie muss er nun die Raumkoordinaten der Sender kennen, damit er per Triangulation zurückrechnen kann, wo er steht. Um eine hohe Zeitauflösung zu bekommen, würde ich SI-Impulse unterschiedlicher Frequenz und Phase senden. Mit GPS Technik hat das so viel natürlich nicht uz tun.
MaWin schrieb: > Reinhard Kern schrieb: >> dass das Signal jedes Senders den Empfänger auf >> direktem Weg erreicht, und NUR auf diesem Weg > > Nein. Das Signal, das zuerst ankommt, war das Signal auf direktem Weg. > Echos kommen später. Das ist zwar manchmal richtig, aber es gibt ja keine Garantie dafür, dass es das von dir gemeinte erste Signal überhaupt gibt. In einem realen Raum ist es durchaus wahrscheinlich, dass keine direkte Sicht besteht, dann ergibt das erste Signal eine vollkommen falsche Laufzeit und Position. Damit ist dein Konzept unbrauchbar. Gruss Reinhard
Reinhard Kern schrieb: > MaWin schrieb: >> Reinhard Kern schrieb: >>> dass das Signal jedes Senders den Empfänger auf >>> direktem Weg erreicht, und NUR auf diesem Weg >> >> Nein. Das Signal, das zuerst ankommt, war das Signal auf direktem Weg. >> Echos kommen später. > > Das ist zwar manchmal richtig, aber es gibt ja keine Garantie dafür, > dass es das von dir gemeinte erste Signal überhaupt gibt. In einem > realen Raum ist es durchaus wahrscheinlich, dass keine direkte Sicht > besteht, dann ergibt das erste Signal eine vollkommen falsche Laufzeit > und Position. Damit ist dein Konzept unbrauchbar. Für Schallausbreitung braucht es keine direkte Sicht, ich höre in meinem Büro auch den Kollegen am Ende des Flures, obwohl ich nicht sehe. Die Richtung des Schalls wird auch durch (Kanten-) Beugung bestimmt, von Körperschall mal ganz zu schweigen. beugungseffekte kann man bei EM-wellen vernachlässigen, nicht aber bei Schall. MfG,
Fpga Kuechle schrieb: > Für Schallausbreitung braucht es keine direkte Sicht, ich höre in meinem > Büro auch den Kollegen am Ende des Flures, obwohl ich nicht sehe. Mit indirektem Schall kann man nicht orten. Mawin hat das verstanden, du nicht. Gruss Reinhard
Ganz schön viele Einwende. Ist wohl nicht ganz einfach. Meine Ideen/Anmerkungen: Temperaturverteilung: die Schallgeschwindigkeit ist nicht so extrem Temperaturabhängig d.h. wenn der Signalweg ca. gleich ist gibt es dadurch sicher nur kleine Fehler (z.B. Sender in den 4 Zimmerecken) Referenzsystem: Das System soll nur in einem Raum funktionieren. Das Referenzsystem ist hier sicher einfach festlegbar. Die Position der Sender im Referenzsystem ist bekannt. (Bei GPS viel schwerer da Sender sich bewegen) VOR: Bei VOR existieren meines Erachtens die gleichen Probleme wie bei der Laufzeitmessung von verschiedenen Sendern. Probleme bei nicht direkter Sicht: Das ist ja wie beim GPS System. Auch hier müssen die Satelliten direkt gesehen werden. Im Raum darf also nicht allzu viel rumstehen. Beugung: Die Wellenlänge von GPS Signalen ist ca. 20 cm. Mit Ultraschall kann man in den selben Bereich kommen. Die Dichteverhältnis/Dielektrizitätskonstanten sind ungefähr gleich. Mfg Michael
Wenn mir jemand ein breitbandiges US Mikrofon bzw US Sender empfehlen kann mach ich mal ein paar Versuche mit Matlab. Bei 15 - 20kHz reicht vermutlich sogar eine einfache Soundkarte. MfG Michael
Reinhard Kern schrieb: > Fpga Kuechle schrieb: >> Für Schallausbreitung braucht es keine direkte Sicht, ich höre in meinem >> Büro auch den Kollegen am Ende des Flures, obwohl ich nicht sehe. > > Mit indirektem Schall kann man nicht orten. Mawin hat das verstanden, du > nicht. ?? Man kann sehr wohl anhand Echo's den Ort einer Reflexion bestimmen und somit den Ort einer Ungänze (reflexion) lokalisieren - nennt sich Echoortung -> http://de.wikipedia.org/wiki/Echoortung. Oder zählst Du reflexionsecho nicht zum indirekten Schall? MfG
Frag doch mal dort an: Beitrag "TOBBY THE ROBBY" >Meine Zielanwendungen liegen im KI-Bereich: "Schwarm Intelligenz" und >ein LPDS (Local Position Detection System = mini GPS), d.h. TOBBY(s) >soll(en) einen Raum (Zimmer inkl. Möbel) autonom erfassen und auf eine >SD-Card digitalisieren (SD-Card). Oder gebe als Suchbegriff: "Positionsbestimmung" ein
Reinhard Kern schrieb: > Mawin hat das verstanden, du nicht. Nun, Fpga Kuechle schrieb: >>> Für Schallausbreitung braucht es keine direkte Sicht ist schon richtig, ein Pfosten der die direkte Sicht behindert, aber links und rechts von den Schallwellen umlaufen werden kann, behindert die Messung nicht und verfälscht die Ergebnisse unwesentlich. Aber da vorher jemand gejammert hat über Einschränkungen, nimmt man direkte Sicht (ohne Glasscheibe) als uneingeschrönkten Fall.
Wie währe es wemm man dem Signal Daten mitgibt? z.B. eine einstellige Zahl, die bei jedem mal Senden incrementiert wird. Damit weis man ob das Signal eine Reflexion ist. Man muss nur sicher gehen, dass im gesammten Arbeitsbereich immer ein direktes Signal empfangen werden kann.
Bernd schrieb: > Wie währe es wemm man dem Signal Daten mitgibt? > z.B. eine einstellige Zahl, die bei jedem mal Senden incrementiert wird. > Damit weis man ob das Signal eine Reflexion ist. > Man muss nur sicher gehen, dass im gesammten Arbeitsbereich immer ein > direktes Signal empfangen werden kann. Ein Unterscheidungsmerkaml zwischen reflektierter und direkter Welle auszunutzen ist ein guter Ansatz. Eine (?ungeradzahlige?) Anzahl von Reflexionen kann man auch am Phasensprung der reflektierten Schallwelle erkennen und damit eine reflektierte von einer direkten unterscheiden. MfG,
Reinhard Kern schrieb: > Das setzt voraus, dass das Signal jedes Senders den Empfänger auf > direktem Weg erreicht, und NUR auf diesem Weg. Das ist in einem realen > Innenraum nicht realisierbar. > > Theoretisch könntest du natürlich die gesamte Einrichtung entfernen und > die Wände so beschichten, dass sie den Schall nicht reflektieren > (schalltoter Raum), dann ginge das. ?Ich sitz hier in meiner garantiert nicht reflexionsarmen Wohnung, die zudem reichlich verwinkelt und zugestellt ist und kann dennoch gut orten wo das Handy gerade läutet. Wahrscheinlich geht es anderen realen Leuten in ihren realen Räumen nicht anders. >Fpga Kuechle schrieb: >> Für Schallausbreitung braucht es keine direkte Sicht, ich höre in meinem >> Büro auch den Kollegen am Ende des Flures, obwohl ich nicht sehe. >Mit indirektem Schall kann man nicht orten. Mawin hat das verstanden, du >nicht. Mit reflektierten Wellen kann man orten, klassisches Beispiel: Überhorizontradar. Ein weniger bekanntes Verfahren zur Ortung mittels (totalreflektierten) (Wasser-)Wellen sind die SOFAR-bomben. Dieses Verfahren wurde zum Aufspüren der gewasserten Mercury-Kapseln benutzt. So pauschal wie Du deine Aussage formulierst stimmt sie nicht. Als aktuelles Beispiel der Ortung einer Schallquelle in einer reflexions- und störungsreichen Umgebung sei der "Gunfire-Locator" wie von ShotSpotter Inc. genannt. MfG,
MN schrieb: > Darum > reichen auch 3 Sats für einen 2D-fix: Einer gibt die genaue Uhrzeit vor, > mittels der anderen beiden und der Annahme, dass du dich auf der > Erdoberfläche befindest (also bekannten Abstand zum Erdmittelpunkt hast) > kann eine Triangulation durchgeführt werden. Das mit der Uhrzeit läuft ein bisschen anders. Da besitzt keiner der Satelliten eine Sonderstellung. Der Empfänger bestimmt vielmehr für jeden Satelliten eine fiktive Entfernung (Pseude Range) aus einer Laufzeit, die sich aus einem fiktiven Aussendezeitpunkt ergibt. Das ergibt ein Gleichungssystem, mit - für 2D - drei Unbekannten, nämlich den zwei Ortskoordinaten und der richtigen Beobachterzeit.
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