Communication longue distance entre deux arduinos

International Français
1

Bonjour tout le monde !

Alors voilà, je suis à la recherche de précieux conseils pour la réalisation d'un projet !

Dans un contexte de sport automobile amateur (karting), je vais participer à
une course en équipe se déroulant sur 24h (donc avec relais de pilote). J'aimerais beaucoup équiper notre kart d'un mini écran LCD classique, qui permettrait d'afficher des informations envoyées par le paddock sur le volant du pilote en piste (temps au tour, appel au stand, instruction importante, etc.).

Ce qui serait transmis ne nécessiterait que très peu de données car les messages ne seraient que des courtes chaines de caractères. Le pilote en piste pourrait appuyer sur un simple bouton poussoir pour accuser réception des messages importants (idéalement la communication serait au minimum half-duplex).

Les caractéristiques du circuit sont les suivantes : la plus longue distance est d'environ 300 mètres, avec notamment un passage derrière un obstacle de type bâtiment et quelques préaux (cf photo).

image_2023-11-23_001240031
image_2023-11-23_0012400311022×602 84.1 KB

Débutant en arduino, j'ai procédé à quelques recherches qui m'ont orienté vers la technologie LoRa. Ainsi, selon vous :

  • Cette technologie permettrait t-elle de communiquer à tout instant (même derrière l'obstacle) avec l'arduino du kart ?
  • Quelle serait la technologie la moins chère qui permettrait d'atteindre ces exigences ?

Vos conseils me seraient précieux !

En tout cas merci et une très bonne journée :slight_smile:

Evan

2

LoRa est envisageable, passe bien les obstacles type mur et 300m c’est largement dans ses possibilités mais vous ne pouvez pas aller contre les lois de l’électromagnétisme - si votre obstacle c’est une tôle métallique alors ça passe pas directement.

Il peut y avoir des rebonds suivant l’environnement mais il y a une atténuation et bien sûr c’est très incertain… le mieux c’est la ligne de vue directe (Une antenne haute par exemple peut aider).

Votre code peut aussi gérer un ACK automatique qui conduit à émettre à nouveau le message x secondes plus tard si l’ACK ne revient pas et donc si par malchance le Kart était derrière un obstacle la première fois il y a des chances pour que la fois suivante il reçoive le message.

Attention cependant Lora n’est pas conçu pour une émission ou réception en mouvement rapide - un effet Doppler pourrait perturber le signal (frequency shift) même si LoRa est relativement résilient à ce genre de souci).

Donc en pratique il faut tester et rendre le protocole un peu robuste.

(Si vous avez une bonne couverture cellulaire une autre option serait de passer par des sms)

1 Like
3

Je pensais au contraire que l'étalement de spectre était un atout contre l'effet doopler ?

4

oui ça aide - d'où cette résilience. Ce qui aide aussi c'est qu'il ne s'agit pas de deux points en mouvement mais que vous avez une base fixe.

un papier intéressant sur le sujet (les véhicules n'allaient pas vite mais étaient aussi en environnement dense)

5

Je pensais au contraire que l'étalement de spectre était un atout contre l'effet doopler ?

je pense que c'est plus nuancé et dépend ce l'amplitude de la dérive de fréquence et son son caractète statique ou dymamique

Lora me parait tentable (en point à point) dans le cas décrit par @evan59 , en acceptant de temps en temps quelques pertes de paquets. De toutes façons je ne vois pas de solution radio plus favorable

6

Je pense qu'il faut plutôt regarder le problème dans l'autre sens, quel autre modulation serait plus performante avec des éléments en mouvement.

Oui et Non, un point n'aide pas forcément, puisque l'effet doppler est relatif, ce qui importe c'est la vitesse relative.

7

Si les 2 points (émission et réception) bougent de manière aléatoire, l'effet Doppler peut être additif ou soustractif et ça complexifie apparement la réception - c'est ce qu'ils ont vu dans l'étude que j'ai mentionnée en #4.

8

les SX127X ou SX126x utilisés (sous cette référence ou une autre vue propriété de Semtech sur le LoRa) comporte une fonctionalité AFC de correction de fréquence propablement capable de 'rattraper' certaines dérives quelqu'en soient la cause

@evan59 peut tester sur le terrain une paire de modules E32-868 ou E32-433 , ce n'est pas un gros investissement, c'est simple à utiliser on envoie une donnée sur l'entrée Rx d'un module et on le récupère sur la sortie Tx de l'autre.

9

Oui, c'est exactement pour ça que j'ai dit oui et non.

Oui, mais comme tu l'indique il y a t-il une solution radio plus favorable, c'est dans ce cas que j'indiquais que je pensais que l'étale de spectre était un atout.
Je ne vois pas trop comment cela peut être plus nuancé.
Il y a des cas ou un autre système est plus efficace ?

Si on prend la bonne vielle radio AM ou FM, que l'on capte plutôt bien en voiture, est-il plus performante ?

Je pense aussi que c'est le plus simple.

10

mes réponses sont 'cadrées' par le besoin précis exprimé par @evan59

11

certes, mais cela vaut dire quoi ?
Si c'est plus nuancé, quel est la nuance à apporter?

12

le nuancé se rapportait à la question de savoir dans quelle mesure la transmission avec étalement de fréquence est impacté par l'effet doppler, dans le cas particulier de LoRa

LoRa n'est pas un système quelconque basé sur l'étalement de fréquence , la modulation porte sur la durée de glissements de fréquence successifs. (Chirp Spread)

je pense que trop d'éléments sont en jeu pour qu'on puisse de but en blanc conclure , sans essais de terrain, , sur l'impact sur LoRa de l'effet Doppler

un point parmi d'autres : limites d'efficacité du Contrôle Automatique de Fréquence , 'AFC'', des transceivers LoRA tous basés sur une puce ou IP Semtech SX126x ou SX127x , quelque soit le marquage de la puce

13

Oui, c'était d'ailleurs un questionnement, il y a t-il un impacte du choix du CS ou autre sur la sensibilité à l'effet doppler.

14

je ne sais pas répondre à cette question de l'influence de SF (Facteur d'Etalement) sur la sensiblité au doppler, trop d'éléments sont en jeu

Pour réduire l'impact des obstacles , si nécessairen l'antenne fixe pourrait être placée sur le toit du bâtiment, c'est possible avec l'embase SMA des modules E32-868 et E32-433

15

Je n'y connais rien en onde radio.
J'ai des modules "transceiver" 433mHz HC-12, apparemment certains arrivent à faire des envois sur 2km de distance.

(je les ai abandonné au profit de transeiver 2.4Ghz, car mes test à 5m de distance n'etais pas concluant :rofl:)

16

Pour moi c’est plutôt non :slight_smile:

Avec une base fixe leur étude semble montrer qu’il y a moins de pertes.

À quelle hauteur se trouve l’antenne d’émission ?

➜ Est-ce envisageable que le terrain de karting d’avoir une antenne plus haute qui permettrait d’arroser par dessus les obstacles ?

Je crois qu’on dit tous plus ou moins la même chose, ça peut marcher mais faut tester :slight_smile:

17

Wow merci à tous pour vos nombreuses réponses !

Je vais ainsi me pencher sur LoRa qui semble la plus adaptée dans tous les cas d’après ce que vous me dites, et tester sur un terrain l’influence de la vitesse de déplacement sur la transmission (Les vitesses d’un kart se baladent entre 0 et disons 80 km/h).

Comme le dit @J-M-L en effet la possibilité de récupérer les paquets perdus après une éventuelle perte est un atout.

Pour répondre à vos autres questions, dans l’idéal l’émetteur se trouverait légèrement surélevé car il se trouverait à environ 1,6m du sol, sur le muret des stands. Cependant il est envisageable de monter sur la terrasse située à l’étage du bâtiment qui donne une vue sur tout le circuit si cela ne passe pas autrement, même si cela serait dommage de s’isoler de l’équipe située dans le paddock.

Merci à tous en tout cas !
Evan

18

Pourquoi le conducteur doit il valider ? Ça va le déconcentrer
Un petit écran LCD n’est pas forcément simple à lire dans un kart lancé à 80Km/h.

Pourquoi pas un bête talkie walkie et un casque radio main libre ?

19

Hello,

Pour avoir déjà participé à cette course, savoir de manière certaine que le pilote en piste rentre au stand à la fin du tour est vraiment appréciable, car c'est tout une logistique et une organisation pour permettre un changement de pilote et fluide et optimisé. Ce bouton permettrait de s'assurer que tout le monde est prêt lorsque le pilote arrive dans la voie des stands.

Sur le circuit il y a quand même deux bonnes lignes droites où on peut quand même prendre le temps.

Pour tout vous expliquer, nous avons déjà utilisé un système analogue à celui que vous proposez avec un talkie walkie.

La première année, nous avions tenté le combo écouteurs classiques+ téléphone dans une poche fermée. Problème : Le kart fait vraiment un boucan monstre et l'on entend rien.

La deuxième année, nous avions opté pour un intercom de moto avec des hauts parleurs intégré au casque. Même si les hauts parleurs avaient une bonne puissance, le kart fait vraiment un boucan tel que le pilote en piste entend 1 mot sur 40. En revanche, le stand entendait relativement bien le pilote, hors de la zone du circuit passant derrière les obstacles. Un autre problème était le manque de souplesse du système : Au stand, le pilote finissant son relais devait changer de casque avec le pilote suivant. Ce qui est embêtant car cela faisait parfois perdre du temps.

Cette année, nous voulons opter pour un système hybride : la communication paddock vers pilote passerait par le réseau 4G. Le pilote et le stand seraient connectés à un serveur discord avec leur portable. Ainsi, pas de perte de signal en passant derrière les obstacles. Le pilote sera muni d'écouteurs (avec un moulage un peu type boule-quiès) qui atténuent le bruit et lui permettrait d'entendre ce que le paddock lui dit (de tels écouteurs sont bons marché, une dizaine d'euros). Mais en l'état, dans un tel système la communication serait unidirectionnelle car ces écouteurs ne disposent pas de micro et quand bien même, on entendrait rien.

C'est pourquoi, pour la communication pilote vers paddock avoir en complément un petit boitier sur le volant avec quelques boutons permettrait au pilote de transmettre au stand des demandes prédéfinies du type "je rentre au stand", "donnez moi mes temps à chaque secteur", "foutez moi la paix", serait très appréciable.

En résumé, le stand parlerait au pilote via son téléphone, et le pilote pourrait tout de même transmettre quelques demandes au stand via son petit dispositif.

Et je parle d'un écran LCD, car quitte à équiper le kart de cet arduino autant lui permettre d'afficher des infos du type le temps du meilleur tour, des meilleurs secteurs, etc.

Après c'est la cerise sur le gâteau, c'est pas indispensable :smile:

Voilà désolé pour ce pavé mais ça permet d'un peu mieux comprendre le pourquoi de cette demande :slight_smile:

20

Ok
Je vois que le besoin est très réfléchi

Peut être pour les infos factuelles « rentrer au stand » etc une led peut suffire ?