LPS (Локальная Система Позиционирования)

mandigit

На выставке "Каникулы роботов" был продемонстрирован рабочий образец LPS.
Система позволяет объекту определить свое положение на плоскости.
Диаметр поля 3м.

Для определения положения используется дальноразностный метод.
Среда передачи сигнала - воздух.

Вкратце происходит это так:
передатчики (а их 3 штуки) образуют треугольник. Они по-очереди испускают ультразвуковую пачку. Все передатчики синхронизированы.

Приемник принимает ультразвуковой сигнал и определяет разность времени приема сигналов от каждого передатчика. На основе этой информации и известных координат передатчиков вычисляется собственное положение приемника.

Основные характеристики:
частота обновления информации 10Гц
достигнутая точность - примерно 5см

информация по проекту централизованным образом будет вестись на http://imobot.ru

Добавлено спустя 14 минут 32 секунды:
Система не реагирует на отражения (используется таймаут, в течение которого сигнал затухает до малых величин). То есть можно применять вблизи стен.
Основные алгоритмы взяты из систем GPS. Для изучения рекомендую книгу, приведенную на фотографии.

Myp

от конуса над приёмником есть эффект? насколько хороший эффект?

Duhas

эффект прост, сделать равномерную диаграмму направленности... что несколько убивают стойки крепления конуса...

mandigit

Myp писал(а):

от конуса над приёмником есть эффект? насколько хороший эффект?

Да, эффект есть. Без конуса чувствительность снижается на четверть.

blindman

А можно рассказать, каким образом учитывается несинхронность часов на маяках? Если нестабильность кварца даже 1ppm(1*10^-6), то за секунду часы разбегутся на 1мкс. За час это будет 3.6мс - за это время звук проходит более метра. Или я ошибаюсь в расчетах?

Добавлено спустя 42 минуты 19 секунд:
И еще, поподробнее можно, как боретесь с отраженными сигналами?

=DeaD=

2blindman: ну на 3 метрах их вообще все можно на 1 провод посадить имхо... кстати, может такой прототип (на 1 проводе) и сделать сначала, чем клепать ИК-передатчики и т.п.?

Добавлено спустя 47 минут 34 секунды:
2mandigit: Статус проекта какой - открытый\закрытый? Коммерческий?

mandigit

blindman писал(а):

А можно рассказать, каким образом учитывается несинхронность часов на маяках? Если нестабильность кварца даже 1ppm(1*10^-6), то за секунду часы разбегутся на 1мкс. За час это будет 3.6мс - за это время звук проходит более метра. Или я ошибаюсь в расчетах?
Добавлено спустя 42 минуты 19 секунд:
И еще, поподробнее можно, как боретесь с отраженными сигналами?

Стабильность часов нужна на периоде 1 цикла измерений, то есть за 0,1 сек.
Важна стабильность определения разницы прихода сигналов из одного цикла.
В pdf есть картинки, которые поясняют метод.
Вкратце можно сказать, что идет последовательное приближение (вычисление разности часов), пока не будет достигнута минимальная ошибка.

Борьба с отраженными сигналами идет за счёт временных таймаутов. Время между посылками от каждого передатчика превышает время, необходимое сигналы, чтобы преодолеть расстояние, согласно спецификации в 2 раза. Это позволяет рассчитывать, что после приема сигнала, следующий сигнал придет не ранее, чем через определенный интервал времени, а все, что происходит до этой точки - игнорируем (а здесь как-раз и происходят отражения и сигнал затухает)

2Dead
со статусом пока не определился. предполагаю, что значительное кол-во материалов будет свободно доступно.

blindman

mandigit писал(а):

Стабильность часов нужна на периоде 1 цикла измерений, то есть за 0,1 сек.
Важна стабильность определения разницы прихода сигналов из одного цикла.
В pdf есть картинки, которые поясняют метод.
Вкратце можно сказать, что идет последовательное приближение (вычисление разности часов), пока не будет достигнута минимальная ошибка.

Что-то непонятно как-то.
Очевидно, что маяки одновременно излучать не могут, значит нужна фиксированная задержка, которая потом будет учитываться при измерении. Если постоянно не синхронизировать маяки,то каждый будет формировать временные интервалы на свой лад, и задержки будут плыть. Из ПДФа мало что понятно. Если алгоритм работы - секрет, таки скажи

----------------
Now playing: Pink Floyd - Have A Cigar

mandigit

blindman писал(а):

Что-то непонятно как-то.
Очевидно, что маяки одновременно излучать не могут, значит нужна фиксированная задержка, которая потом будет учитываться при измерении. Если постоянно не синхронизировать маяки,то каждый будет формировать временные интервалы на свой лад, и задержки будут плыть. Из ПДФа мало что понятно. Если алгоритм работы - секрет, таки скажи

Алгоритм секретом не будет. Готов объяснить, но требуются правильные вопросы.

Система передатчиков связана проводом.
Среди передатчиков есть один мастер и два слейва.
Мастер начинает передачу ультразвукового пакета и дает по сети информацию о начале передачи.
Слейвы отмечены как 1 и 2 (можно увидеть на фотке).
Каждый из слейвов начинает передачу в свое время, относительно синхросигнала, данного мастером.
Потом следует пустой промежуток (как будто есть еще один слейв, который ничего не послал) - для приемника он означает сброс и ожидание пакета от мастера.

blindman

mandigit писал(а):

Система передатчиков связана проводом.

Спасибо. Теперь все понятно

Myp

mandigit писал(а):

Система передатчиков связана проводом.

его(провод) можно заменить ИК светиками??

а большие расстояния?
3 метра выбрано чисто для удобства экспериментов или это ограничения всей системы?
4 метра чтобы хотябы комнату в квартире покрыть

а большее кол-во маяков?

и ещё
на определение координат робот останавливается?
скока секунд получается пауза на прослушку и вычисления?

=DeaD=

2mandigit: А есть какие-то причины не позволяющие убрать МК с каждого маяка и оставить там только УЗ излучатель, возможно с усилителем?

mandigit

Myp писал(а):

mandigit писал(а):

Система передатчиков связана проводом.

его(провод) можно заменить ИК светиками??

а большие расстояния?
3 метра выбрано чисто для удобства экспериментов или это ограничения всей системы?
4 метра чтобы хотябы комнату в квартире покрыть
а большее кол-во маяков?

и ещё
на определение координат робот останавливается?
скока секунд получается пауза на прослушку и вычисления?

Светиками заменить можно, для этого нужно создавать отдельную схему, позмоляющую проводить синхронизацию с точностью 25uS

3 метра - ограничение системы. на 4 метра - можно перейти и 5 метров можно

на определение координат остановка робота не планировалась, определение координат с частотой 10 Гц.
Большее кол-во маяков возможно, однако от этого будет мало толку.

территориальные ограничения системы происходят из скорости звука.

скорость звука при комнатной температуре 343 м/с
При частоте измерений 10Гц звук может преодолеть 34м
звук излучается 3 маяками (+1виртуальный для оперделения первого маяка)
время посылки разбивается на 2 равных промежутка: собственно время приема и таймаут
итого получается (3+1)*2=8 интервалов
34/8 = 4.25м

2Dead
Нет, таких условий нет. Можно, например, накачивать все излучатели с центрального пульта.

2All
Предлагаю пообсуждать форматы проектов в "Организационных вопросах"

MiBBiM

выиртуальный маяк - это завершающая посылка мастера (см. рисунок)?
не понял алгоритм последовательного приближения, не можете рассказать поподробнее?

mandigit

MiBBiM писал(а):

выиртуальный маяк - это завершающая посылка мастера (см. рисунок)?
не понял алгоритм последовательного приближения, не можете рассказать поподробнее?

Под виртуальным маяком имелось ввиду пустое пространство, эквивалентное по времени одному маяку (см. картинку)

Алгоритм последовательного приближения хорошо описан в книге, которую я упоминал выше.
Он адаптирован под использование 3-х маяков.

Математика доступна: http://imobot.ru/my_projects/lps/lps_pos_alg.pdf

roboforum.ru

Правила форума

LPS (Локальная Система Позиционирования)

Кто сейчас на конференции