Ultrazvučni sistem pozicioniranja: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Sve verzije ultrazvučnih radara koje sam pronašao za arduino uređaje (Arduino - radarski/ultrazvučni detektor, Arduino ultrazvučni radarski projekt) vrlo su lijepi radari, ali svi su oni "slijepi". Mislim, radar otkriva nešto, ali što detektira?

Stoga se predlažem da razvijem sistem koji može otkriti objekte i identificirati ih. Drugim riječima, sistem pozicioniranja bez upotrebe GPS uređaja, već ultrazvučnih detektora.

Ovo je rezultat koji se nadam da će vam se svidjeti.

Korak 1: Kako to funkcionira?

Sisteme za pozicioniranje čine tri senzorske stanice s ultrazvučnim detektorima i id_ čvor 1, 2 i 3 koji tvore pravokutnik ili kvadrat koji zauzima kut od 90º i gdje su udaljenosti između njih poznate kao što je prikazano na slici 1.

const plutajuća udaljenost između 1 i 2 = 60,0;

const plutajuća udaljenost između 2 i 3 = 75,0;

Ovi senzori mjere udaljenost i kut drugih objekata sa id_node većim od 3 koji također imaju ultrazvučni detektor koji pomiče kut od 170 °.

Svi oni šalju udaljenosti, izmjerene kutove i id_node na drugu glavnu stanicu koristeći bežične komunikacije za analizu, proračun položaja objekata pomoću trigonometrijskog proračuna i njihovu identifikaciju.

Kako bi se izbjegle smetnje, glavna stanica sinkronizira sve ultrazvučne detektore na način da u svakom trenutku mjeri samo jedan ultrazvučni detektor

Nakon toga i koristeći serijsku komunikaciju, glavna stanica šalje informacije (kut, udaljenost, id_objekt) na skicu za obradu radi iscrtavanja rezultata.

Korak 2: Kako konfigurirati tri senzorske stanice i objekte

Jedina funkcija svake senzorske stanice je otkrivanje objekata i slanje liste udaljenosti, ugla i id čvora izmjerene glavnoj stanici.

Dakle, morate ažurirati najveću dopuštenu udaljenost otkrivanja (“valid_max_distance”) i minimalnu (“valid_min_distance”) (centimetre) da biste poboljšali otkrivanje i ograničili zonu otkrivanja:

int valid_max_distance = 80;

int valid_min_distance = 1;

ID čvor ovih senzorskih stanica (“this_node” u donjem kodu) je 1, 2 i 3, a id čvor glavne stanice je 0.

const uint16_t this_node = 01; // Adresa našeg čvora u oktalnom formatu (Node01, Node02, Node03)

const uint16_t other_node = 00; // Adresa glavnog čvora (Node00) u oktalnom formatu

Svaka senzorska stanica prelazi i kut je 100º (“max_angle” u donjem kodu)

#define min_angle 0

#define max_angle 100

Kao što je gore navedeno, jedina funkcija objekta je otkrivanje objekata i slanje liste udaljenosti, uglova i id objekata izmjerenih na glavnu stanicu. ID jednog objekta (“this_node” u donjem kodu) mora biti veći od 3.

Svaki objekt pomiče pod kutom od 170º, a kao što je gore navedeno, moguće je ažurirati maksimalnu i minimalnu udaljenost detekcije.

const uint16_t this_node = 04; // Adresa našeg čvora u oktalnom formatu (Node04, Node05,…)

const uint16_t other_node = 00; // Adresa glavnog čvora (Node00) u oktalnom formatu int valid_max_distance = 80; int valid_min_distance = 1; #define min_angle 0 #define max_angle 170

Korak 3: Kako konfigurirati glavnu stanicu

Funkcija glavne stanice je primanje prijenosa senzorskih stanica i objekata i slanje rezultata putem serijskog porta na skicu za obradu radi iscrtavanja. Štaviše, sinhronizuje sve objekte i tri senzorske stanice na način da samo jedan od njih meri svaki put kako bi se izbegle smetnje.

Za početak morate ažurirati udaljenost (centimetre) između senzora 1 i 2 i udaljenost između 2 i 3.

const plutajuća udaljenost između 1 i 2 = 60,0;

const plutajuća udaljenost između 2 i 3 = 70,0;

Skica izračunava položaj objekata na sljedeći način:

• Za sve prijenose objekata (id_node veći od 3) potražite istu udaljenost u svakom prijenosu ultrazvučnih senzora (id_node 1, 2 ili 3).
• Sve ove tačke čine listu „kandidata“(udaljenost, ugao, id_ čvor) koji će biti pozicija jednog objekta („proces_pointobject_with_pointssensor“na skici).
• Za svakog „kandidata“sa prethodne liste, funkcija „kandidat_izabrani_između_senzora2i3“izračunava sa stanovišta ultrazvučnog senzora 2 i 3 koji od njih odgovaraju sljedećim trigonometrijskim uvjetima (pogledajte slike 2 i 3)

float distancefroms2 = sin (radijani (ugao)) * distance;

float distancefroms3 = cos (radijani (angle_candidate)) * distance_candidate; // Uvjet trigonometrije 1 abs (udaljenostod2 + udaljenostod3 - udaljenost između2i3) <= float (max_diference_distance)

Kao i gore, za svakog "kandidata" sa prethodne liste, funkcija "kandidat_izabrani_između_osjetnika1 i 2" izračunava s gledišta ultrazvučnog senzora 1 i 2 koji od njih odgovaraju sljedećoj trigonometrijskoj relaciji (pogledajte slike 2 i 3)

float distancefroms1 = sin (radijani (ugao)) * distance; float distancefroms2 = cos (radijani (angle_candidate)) * distance_candidate; // Trigonometrijski uvjet 2 abs (udaljenostod1 + udaljenostod2 - udaljenost između1i2) <= float (max_diference_distance)

Samo kandidati (udaljenost, kut, id_ čvor) koji odgovaraju uslovima trigonometrije 1 i 2 identificirani su objekti koje su otkrile senzorske stanice 1, 2 i 3

Nakon toga rezultati se šalju glavnom stanicom na skicu za obradu kako bi se iscrtali.

Korak 4: Lista materijala

Lista materijala potrebnog za jednu senzorsku stanicu ili jedan objekt je sljedeća:

• Nano ploča
• Ultrazvučni senzor
• Mikro servo motor
• NRF24L01 bežični modul
• NRF24L01 adapter

a popis materijala za glavnu stanicu je sljedeći:

• Nano ploča
• NRF24L01 bežični modul
• NRF24L01 adapter