Навигация на площадке 50 на 50м

blindman

4 радиопередатчика по углам поля, работающие на одной частоте. Между ними связь в ИК диапазоне для синхронизации частот и фаз. Сигналы передатчиков модулируются частотами 20, 40, 80, 160 Гц. Модулирующие сигналы также синхронизированы по фазе. Вид модуляции - SSB или DSB. Частота несущей выбирается максимально возможной, но чтобы длина волны была не менее диагонали поля. В приёмнике на объекте после демодуляции 4 полосовых фильтра. За точку отсчёта берём фазу сигнала 20 Гц. Определяем фазы остальных 3 частот - они будут соответствовать фазам несущей от соответствующих передатчиков (а значит и расстояниям). Дальше - триангуляцией определяем абсолютные координаты. При указанных модулирующих частотах и длине волны 100м, точности 1см будет соответствовать точность определения фазы 0.036 градусов, или 0.625 мкс

frig

на всяких gps технологиях реально получить высокую точность, но время измерения будет высоким и стоимость тоже.
на моем уже бывшем месте работы был геодезических gps с заявленной точностью толи 5 мм толи вроде того, но время измрения было несколько минут и стоило это порядка $14к.

по теме. dead вроде как достигал достаточно высокой точности с маяками и скорость работы была неплохой (даже при том, что там есть места, где можно ускорить, да dead?), но под это дело надо ящик с P4... можно эту систему доработать всякого рода обратной связью, подсветкой маяка, оптикой с зумом и т.д. потенциал там судя по всему есть.
как я понимаю с системе dead-a основное это считывание информации с маяков, а измерение расстояния это уже бонус. соответственно если отказаться от считывания маяка и сильно упростить его (возможно вообще отказаться от кодирования маяком информации), то это снизит время распознавания. несколько маяков разного размера позволят считать расстояние точнее. лучше камера - выше точность.

метки на полу не катят? измерение угла между какими либо маяками? (опять же камерой или просто фотоприемниками)?
но вот визуальные маяки мне видятся перспективным направлением. там в общем то почти все зависит от разрешения камеры и вычислительных мощностей.

boez

Вообще я перед тем, как написать ~~бред~~ поспешное заявление про DGPS, продумывал очень похожую идею, только передавать не радио, а модулировать синхронно частотой в районе 2-4 МГц ИК светодиоды с маяков. Между прочим, совсем не обязательно модулировать передатчики разными частотами - их можно просто включать каждый по 10 мс и затем 10 мс паузу для синхронизации. Фазу мерять синхронным квадратурным детектором (стандартная схема, множим на 2 сигнала гетеродина со сдвигом на 90 градусов, прогоняем через ФНЧ и на АЦП), а разделять где сигнал какого передатчика уже на МК. Фундаментальный недостаток схемы - переотражения радиоволн от соседних роботов (по сути даже не переотражения, а эффекты ближнего поля) могут существенно влиять на фазу, создавая погрешности. А с ИК додами на 50 м просто мощи не хватит... Плюс тоже переотражения возможны, особенно есди есть что-то типа стен.

Добавлено спустя 38 секунд:
Это был ответ blindman'у...

blindman

С ИК вряд ли получится, там частота ИК излучения будет несущей, фазу не выделить

boez

Нее, имеется в виду что ИК диоды (возможно лазерные) модулируются синусом частотой несколько МГц и уже этот синус мы выделяем и его фазу ловим. Фотодиод ессно тоже нужен быстрый. От радио по временным характеристикам и структуре приемника не отличается ничем. Но мощи не хватит - оптику-то нельзя применять, ни на приеме, ни на передаче...

blindman

А привязаться к чему? Фаза - величина относительная. Относительно чего её ловить? Квадратурный детектор выделит разность фаз между сигналом передатчика и гетеродином. Никакой крреляции с расстоянием до передатчика.

boez

Вычитая 2 разности фаз между гетеродином и маяками, получим разность фаз между самими маяками. Разность фаз = разность расстояний + n * длину волны. Т. к. расстояние у нас меняется плавно - мы всегда знаем, чему равно n (да и вариантов там немного, скорее всего 0 и +-1). Еще можно ввести коррекцию постоянных фазовых сдвигов - выставили робота в центр, измерили разности и запомнили.

Ну можно и разные частоты, подозреваю даже что можно не 20-40-80-160, а 0-20-40-60 - на выходе квадратурного декодера получим сумму постоянного вектора и 3 меняющихся с разными частотами векторов, их можно легко выделить.

blindman

Так в том то и дело, что синхронизации между гетеродином и передатчиком нет, и даже очень небольшой уход фазы между измерениями существенно повлияет на точность. А если передавать одновременно, то сигналы смешиваются в антенне, и можно определить фазу каждого из сигналов - для чего и нужно разделение по частотам.

Добавлено спустя 3 минуты 37 секунд:
Принципиально так же можно организовать и по ИК - ВЧ сигнал (несущую) модулируем низкими частотами, и полученным сигналом модулируем свет. Всё потом смешивается в приёмнике, и дальше то же самое.

Чем ниже модулирующие частоты, тем больше точность.

boez

Ну не думаю, что там может быть сильно большой случайный или резкий уход, линейный уход легко компенсируется, не говоря уже про постоянную ошибку. Но согласен, одновременная передача лучше.

Но это все хорошо, но сдвиги фаз при приближении других роботов мне кажется будут злыми. Уж единицы градусов точно. А это погрешность в метр легко получить. Ну и еще - радиочастотную часть приемников надо будет делать самостоятельно, а это ВЧ аналоговая техника, там подводных камней много.

blindman

Ну да, согласен. Но подводные камни всегда есть, так что вариант не хуже других.

=DeaD=

В общем у меня версия с видео конечно же - точность распознавания маяков - наверное можно довести до субпиксельной, но это нужно супер-качественное видео, т.е. для точности 5см на площади 50х50м это минимум 1000х1000 пикселей надо, а реально наверное 1600х1200 хотя-бы, при этом чтобы не смазывалось при движении. И таких камер штуки 4 наверное на полигон. В общем вписаться в 2K$ для 6 роботов не очень просто. К тому же маяк визуальный на роботе должен быть не самый малый, чтобы его с 20 метров камера опознала.

frig

а я чего-то подумал о маяках на площадке. вдоль каждой сторон маяки, на роботах камеры. меряя расстояния до маяков определяем свое положение... тут, конечно, вопросы со стоимостью такой системы, но зато нет такой жесткой привязки к местности. повтыкал маяки, померял их положение GPSom и можно работать. уже больше похоже на навигацию, а не на определение положения роботов на местности.

=DeaD=

Дык у него 6 роботов причем самых разных конструкций - как же обеспечить, чтобы они при случайных движениях, да еще и на скорости 10км/ч камерой хорошо маяки ловили? :pardon:

frig

ну маяк должен только попасть в область видимости камеры. а это уже довольно большой угол. точно наводить не надо, только чтобы попал в область видимости. на камеру вообще можно вешать большой гироскоп, чтобы тот ее удерживал неподвижно, а когда маяк начинает уходить из области видимости - двигать камеру.

=DeaD=, ты помнишь, мы в одной из тем обсуждали расширение маяков подсветкой? камера снимает кадр, потом с бота подается сигнал (да хоть по ИК) на маяк, маяк включает подсветку, камера делает еще один кадр. потом кадры вычитаются один из другого. получаем практически только сам маяк, ну еще + шумы. меряем размеры маяка - получаем расстояние до него. вроде таких вычислений как с распознаванием маяка нету, значит должно быть попроще с вычислительным мощностями.

еще один вариант. определить положение на плоскости можно и одной камерой - видел как-то программку для веб камеры, которая эмулировала планшет. сначала отмечаются края области (прямоугольной), потом зная, что кончик стилуса находится НА поверхности можно вычислить его координаты.

=DeaD=

Я вот тут под эту задачу подумал http://www3.elphel.com/ru/nc353 - чем не вариант? В бюджет вписывается почти, разрешение 5Мпикс. Если на 2 шестах поставить в сторонах от площадки 2 такие камеры на шестах высотой 15м - будут в 1 плоскости тогда точность давать наверное под 5см.

Добавлено спустя 58 секунд:
Причем 5см это в самом неудачном месте. Но это оптика + тащить в РФ такой товар через таможню - наверное отдельное развлечение.

roboforum.ru

Навигация на площадке 50 на 50м

Кто сейчас на конференции