Entfernungsmessung über Funk

[system]

Guten Tag,

ich bin sowohl neu hier, als auch in der Welt der Elektronik. Hallo allerseits!
In diese möchte ich nun einsteigen Dazu muss ich sagen, dass ich eine etwas eigenwillige Lernmethode für mich entdeckt habe:
Gleich mit einem (recht) großen Projekt anfangen!
Dazu habe ich mir folgendes überlegt:

Ich möchte zunächst eine Art RC-Car bauen. Dieses soll per Smartphone steuerbar sein (Android Programmierkenntnisse sind vorhanden).
Zusätzlich -und das ist mir wichtig- möchte ich irgendwo in der Nähe eine "Basis" stehen haben, die nur eine einzige Aufgabe hat:
Den Abstand vom RC-Car zur Basis berechnen und loggen. Die Entfernung möchte ich gerne messen über die Zeitdifferenz zwischen einem Ping-Pong (Basis sendet Signal Ping, RC-Car empfängt Signal und schickt Pong zurück.)

Auf welchem Wege dieses Signal gesendet wird weiß ich noch nicht, ich denke Bluetooth wäre da eine gute Wahl? Wenn es noch andere Möglichkeiten gibt, wäre das uU besser, da Bluetooth (4.0) ja nur eine Reichweite von 100m hat und ich eigentlich gerne mehr hätte.

Die Steuerung des RC-Cars soll auch über Bluetooth erfolgen und muss auch nicht so eine große Reichweite überbrücken, ich würde dann mit dem Smartphone dem RC-Car hinterlaufen...

Nun die Fragen:

1. Ist das technisch alles machbar? (Von ausreichendem Ehrgeiz bitte ausgehen.)
2. Was brauche ich dafür? --> Reicht Arduino überhaupt, oder sollte man dann lieber zu Kleincomputern greifen?

Grüße,
think

[jurs]

think:
Die Entfernung möchte ich gerne messen über die Zeitdifferenz zwischen einem Ping-Pong (Basis sendet Signal Ping, RC-Car empfängt Signal und schickt Pong zurück.)
...

1. Ist das technisch alles machbar? (Von ausreichendem Ehrgeiz bitte ausgehen.)

Nö, das ein völlig irrwitziges Unterfangen.

Funkwellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, das sind 300000 km/s oder 300 Mio m/s. In einer Millionstel Sekunde also 300m.

Der kleinste mit Arduino messbare Zeitunterschied ist mit der micros() Funktion feststellbar und der Timer zählt immer jeweils 4µs weiter. D.h. die Auflösung bei der Messung in Metern wäre dann 0m, 1200m, 2400m, 3600m u.s.w. (nach 0, 4, 8, 12µs).

Allerdings nur rein theoretisch. Denn es kommen ja noch die Totzeiten dazu, die benötigt werden um die Signale über Deine Arduino-Funktionen, die Library-Funktionen und das Funkmodul zu schleusen. Alleine durch Totzeiten entstehen ja bereits Ping-Zeiten von über 10 Millisekunden, also 10000 Mikrosekunden. Mit einer erheblichen Schwankungsbreite, sagen wir mal die Pingzeit liegt bei 10 bis 11 Millisekunden, schwankt also von Ping zu Ping zwischen 10000 und 11000 Mikrosekunden (ohne dass sich der Abstand auch nur um einen einzigen Meter verändert). Bei 1200 Meter Messabstand schwankt das Ping dann also zwischen 10004 und 11004 Mikrosekunden.

Da wirst Du in der Praxis, wenn Du einmal Pingzeiten zwischen 10000 und 11000 Mikrosekunden hast (Sender und Empfänger stehen nebeneinander) oder Pingzeiten zwischen 10004 und 11004 Mikrosekunden hast (Sender und Empfänger haben 1200m Abstand) überhaupt keinen signifikanten Zeitunterschied messen können.

Dazu schwankt der Ping viel zu stark. Erst recht mit so einem Netzwerkprotokoll wie Bluetooth. Funklaufzeiten mit dem Arduino messen zu wollen, ist ziemlich aussichtslos.

Da kannst Du eher versuchen, was in die Richtung "Zeitunterschied zwischen Blitz und Donner" zu machen: Schall breitet sich mit ca. 300 m/s aus, das ist vergleichsweise wenig. Wenn Du gleichzeitig ein Schallsignal aussendet und ein Funksignal, dann könntest Du den Laufzeitunterschied zwischen Funk- und Schallsignal messen. Die Geschwindigkeit des Funksignals kannst Du mit unendlich ansetzen, dann ergibt sich der Abstand aus der Laufzeit des Schalls zwischen zwei Punkten.

[TERWI]

Mit der Laufzeit des Funksignals rechnen, halte ich auch für aussichtslos.
Du könntest vielleicht deinem Projekt ein GPS-Modul verpassen und zyklisch dir die Pos.-Werte geben lassen.
Wenn du dir die Startposition gemerkt hast, kannst du dir die Entfernung und sogar den Winkel zum Startplatz jeweils ausrechen.

Wie willst du denn mit einem Smartphone dein Car steuern ?

Was Kommunikation zwischen einer Basis und deinem Car betrifft, könnte man das z.B. mit 2,4GHz-XBee-Modulen machen.
Blauzahn hat da wahrscheinlich eine viel zu geringe Reichweite.

[system]

Vielen Dank für die konstruktiven Beiträge, auch wenn sie etwas zur Destruktion meines Gedankenkonstrukts beitrugen

Aus jurs‘ Beitrag schließe ich, dass Entfernungsbestimmung über Laufzeit bei Funk wohl auszuschließen ist. Habe mich allerdings gleichzeitig gefragt, wieso Pulsradare dann funktionieren (soweit ich weiß auch auf relativ kleine Strecken).

Die Idee mit dem Schall fand ich ziemlich gut, die werde ich wohl noch weiter verfolgen falls ich durch „unsere“ Diskussion über Funk wirklich keine brauchbaren Fortschritte mehr erzielen kann.

Zum Thema GPS: Ich denke, dass GPS zu ungenau ist für meine Zwecke (nur einige Meter Genauigkeit soweit ich weiß?). Zu meinen Zwecken siehe weiter unten.

Wie sieht es denn aus, wenn ich die Entfernung nicht über Laufzeit sondern über Signalstärke messe? Würde das vielleicht funktionieren? Das Car soll ja draußen fahren und zw. Car und Station ist höchstens mal ein Baum.

Warum ich überhaupt die Entfernung messen will:
Siehe angehängte Zeichnung!
Letztendlich möchte ich eigentlich zwei Stationen/Basen haben, da man so (ausgehend davon, dass man auf einer planen Ebene fährt und die Stationen ebenfalls auf dieser Ebene stehen) die Position des Cars bestimmen kann. Diese sind durch die grünen Punkte in meiner Zeichnung gekennzeichnet. Da sich das RC-Car immer innerhalb der blau gerahmten Fläche bewegen soll, fällt der rechte grüne Punkt als mögliche Position aus. Ist zumindest meine Theorie, bitte berichtigen, wenn da jetzt schon ein Denkfehler ist...

TERWI:
Wie willst du denn mit einem Smartphone dein Car steuern ?

Z.B. so: http://www.instructables.com/id/Simple-RC-car-for-beginners-Android-control-over-/?ALLSTEPS

Grüße, think

[Eisebaer]

hi,

ust es bei einer solchen messung nicht einfacher, statt der entfernungen die richtungen zur standortbestimmung zu verwenden? nicht die der funksignale, sondern zb. einer ir-led auf dem auto.
keine ahnung, wie sich das bewerkstelligen läßt, vielleicht mit kreisenden empfängern?

gruß stefan

[jurs]

think:
Aus jurs‘ Beitrag schließe ich, dass Entfernungsbestimmung über Laufzeit bei Funk wohl auszuschließen ist. Habe mich allerdings gleichzeitig gefragt, wieso Pulsradare dann funktionieren (soweit ich weiß auch auf relativ kleine Strecken).

Pulsradare bauen beim Aussenden eines Impulses nicht wie Bluetooth beim Senden eines Datenpakets einen bidirektionalen, verschlüsselten Funkkanal zwischen einem Master und einem Slave auf und trödeln also beim Senden schon mal nicht so herum. Außerdem wird Radar nur passiv reflektiert, da muß also nicht ein Datenpaket bestimmter Länge empfangen, entschlüsselt, decodiert, von Software verarbeitet, die verarbeiteten Daten wieder codiert und verschlüsselt und gesendet werden. Das entfällt alles. Weiterhin müssen sie für eine höhere Genauigkeit natürlich die Zeit genauer messen, z.B. auf 4 Nanosekunden genau statt auf 4 Mikrosekunden genau. Dann ist die Messgenauigkeit auch nicht 1200 Meter, sondern 1,20 Meter.

think:
Zum Thema GPS: Ich denke, dass GPS zu ungenau ist für meine Zwecke (nur einige Meter Genauigkeit soweit ich weiß?). Zu meinen Zwecken siehe weiter unten.

GPS hat eine absolute Genauigkeit von maximal vielleicht 5m auf freiem Feld. Je weniger Satelliten im Sichtbereich sind, in bebautem Gelände oder im Wald sinkt die Genauigkeit. Sagen wir mal auf 20m. Allerdings absolut. D.h. mit einem Empfänger gemessen und die ermittelte Position auf der Karte eingetragen.

Die relative Genauigleit ist viel größer: Wenn Du sowohl Deine Basis als auch das Fahrzeug mit einem gleichartigen GPS-Empfänger nebeneinander aufstellst, dann dürften diese zur jeweils selben Zeit am selben Platz die genau gleichen GPS-Satelliten mit genau den gleichen GPS-Signalen empfangen und eine praktisch auf den Meter genau gleiche Ortsangabe ausrechnen. Diese Ortsangabe ist dann zwar vielleicht absolut gesehen um 20 Meter falsch, aber zwischen den beiden Empfängern weicht sie um weniger als einen Meter ab. D.h. wenn sich die Basis und das Fahrzeug gegenseitig ihre mit GPS ermittelten Standorte zufunken, dann bekommen die schon sehr genau heraus, wie weit sie voneinander entfernt sind.

Die höchste Genauigkeit ist dabei gegeben, wenn beide wirklich dieselben Satelliten zur selben Zeit empfangen, dann ist die relative Genauigkeit sehr groß. Und je mehr sich die beiden entfernen, besonders in bebautem Gelände und dabei unterschiedliche Satelliten empfangen und daraus ihren Standort auswerten, desto mehr nährt sich die gemessene Entfernung in der Genauigkeit der absoluten Genauigkeit an. Also vielleicht 5 m auf völlig freiem Feld mit Sicht bis zum Horizont und vielleicht 20 m in einer Stadt mit flacher bis mittelhoher Bebauung.

[system]

Das entfällt alles. Weiterhin müssen sie für eine höhere Genauigkeit natürlich die Zeit genauer messen, z.B. auf 4 Nanosekunden genau statt auf 4 Mikrosekunden genau. Dann ist die Messgenauigkeit auch nicht 1200 Meter, sondern 1,20 Meter.

genau genommen 0,6 Meter, da die Dauer von hin und Rückweg gemessen wird

[erni-berni]

ist es bei einer solchen messung nicht einfacher, statt der entfernungen die richtungen zur standortbestimmung zu verwenden?

Den Vorschlag von Eisebär finde ich gar nicht so schlecht.
Wie wäre es, ein das Signal von 2 IR-LED an Punkt S1 und S2 radial in den Raum strahlen zu lassen. Der Empfänger auf dem Auto rotiert und empfängt gerichtet das Licht von S1 und S2. Über den Winkel des Empfängers und der Zuordnung zu S1 und S2 lässt sich dann die Position bestimmen. Da das mehrdeutig ist (falls das Auto sich auch nach rechts bewegen kann) müsste man ggf einen dritten "Lechtturm" aufbauen.
Voraussetzung ist natürlich in jedem Fall eine Sichtverbindung und Reflexionen müssten man natürlich eliminieren.

Gruß
Reinhard

[system]

Ich fasse im Folgenden nochmal die Möglichkeiten zusammen, die ich momentan sehe und stelle danach dazu ein paar Fragen und meine Meinungen in den Raum:

1. GPS-Messung an Stationen sowie am Auto. Relative Genauigkeit ausnutzen.
2. Richtungsbestimmung über IR-Signal (rotierender Empfänger am Auto nötig). Geometrische Gesetze ausnutzen (Quasi Laser-Triangulation).
3. „Blitz und Donner“+Funk-Signal Kombination. Schall ist langsamer als Funk (v=c) -> Differenz auswerten.
4. Möglicherweise doch Laufzeit ausnutzen??

jurs:
Die höchste Genauigkeit ist dabei gegeben, wenn beide wirklich dieselben Satelliten zur selben Zeit empfangen, dann ist die relative Genauigkeit sehr groß. Und je mehr sich die beiden entfernen, besonders in bebautem Gelände und dabei unterschiedliche Satelliten empfangen und daraus ihren Standort auswerten, desto mehr nährt sich die gemessene Entfernung in der Genauigkeit der absoluten Genauigkeit an. Also vielleicht 5 m auf völlig freiem Feld mit Sicht bis zum Horizont und vielleicht 20 m in einer Stadt mit flacher bis mittelhoher Bebauung.

Ist hier gemeint, Basis und Auto müssten für große Genauigkeit 5m voneinander entfernt sein, oder die große Genauigkeit ist bis zu 5m?

2. Eigentlich sollte es für mein Projekt auch möglich sein, dass hin und wieder mal etwas wie ein Baum im Weg steht. Daher fällt die IR-Triangulation leider für mich aus. Die Frage ist, ob das gleiche Prinzip nicht auch über einen „Rundum-Funkempfänger“ realisierbar ist (kA ob’s das gibt), der misst aus welcher Richtung ein Funksignal kommt.

3. Wie gut würde das funktionieren; wie gut ist Ultraschall für einen Sensor noch hörbar, wenn ein Baum im Weg ist?

4. Siehe http://www.fh-dortmund.de/roehrig/papers/roehrigams09.pdf sehr interessant! Die Frage wäre ob man das ganze auch mit dem Arduino nutzen kann…

P.S.: Bei den Überlegungen gehe ich immer von Outdoor aus. Eventuelle Reflexionen fallen also weniger ins Gewicht. Ich habe allerdings keine Ahnung ob etwa ein Baum für elektr.magn. Wellen ein Hindernis darstellt.

[Eisebaer]

hi,

ir-sender/empfänger können doch auch mit blinkfrequenzen arbeiten, um fremdlichteinwirkung auszuschließen. die sender können von einem kleinen avr gesteuert werden oder fertig sein, die empfänger sind speziell für die frequenz gebaut. lieg' ich da richtig?

gibt's das für verschiedene frequenzen? was kosten diese empfänger? die sender ließen sich ja für 3 euro bauen. 3 stück, zur sicherheit?

gruß stefan

[sth77]

Wie wäre es ein "eigenes" DGPS aufzubauen, mit einer Funkverbindung zwischen der ortsfesten Basisstation und der dem mobilen RC-Car?

[jurs]

think:
Ist hier gemeint, Basis und Auto müssten für große Genauigkeit 5m voneinander entfernt sein, oder die große Genauigkeit ist bis zu 5m?

Weder noch. Gemeint ist für eine hohe relative Genauigkeit: Die GPS-Empfänger müssen zur selben Zeit ihre Signale von denselben GPS-Satelliten empfangen.

Wenn Du auf dem freien Meer bist mit Sicht bis zum Horizont (oder eingeschränkt auch auf einer freien Wiese in der Landschaft), dann ist der gesamte Himmel frei, und egal ob ein GPS-Empfänger einen Kilometer weiter nördlich, südlich, westlich oder östlich positioniert ist, empfängt er seine Signale von genau denselben GPS-Satelliten am Himmel wie seine Kollegen. Und dann kann aus dem Unterschied der beiden festgestellten Positionen der Abstand mit sehr hoher Genauigkeit festgestellt werden. Wenn es einen Fehler bei der Feststellung des absoluten Standortes gibt, dann machen beide GPS-Empfänger denselben Fehler in derselben Größe, weil sie die Position aus denselben Signalen ermitteln und deshalb ist der relative Fehler, also bezogen auf die beiden Standorte zueinander, sehr klein.

Aber wenn Signale verschiedener Satelliten zur Auswertung kommen, wird der Fehler größer. Dazu reicht in bebautem Gelände beispielsweise das Wechseln der Straßenseite: Während von der einen Straßenseite aus noch recht flach über das Haus auf der gegenüberliegenden Straßenseite ein Satellit empfangbar sein kann, wird ein anderer Satellit vom Haus nebenan verdeckt. Und nach dem Wechseln der Straßenseite anders herum. D.h. von der einen Straßenseite aus werden vielleicht die Satelliten A, B, C und D ausgewertet, von der anderen Straßenseite aus die Satelliten A, B, E und F. Dadurch steigt der Fehler, wenn man die Abstände der beiden GPS-Empfänger ermitteln möchte.

Auf der freien Wiese empfangen beide Empfänger dieselben Satelliten A, B, C, D, E und F und ermitteln daraus extrem genaue Standorte relativ zueinander.

Es kommt immer auf die empfangenen Satelliten an: Sind es dieselben, dann ist der relative Fehler bei der Positionsermittlung klein. Und sind es andere empfangene Satelliten, dann ist der relative Standortfehler zwischen zwei verschiedenen GPS-Empfängern hoch.

[Serenifly]

Vielleicht sollte man mal erklären weshalb die Korrektur von GPS-Signalen überhaupt funktioniert:

Die Haupt-Störgröße bei GPS sind atmosphärische Störungen. Auch wenn das Signal vom gleichen Satelliten kommt, wird es je nach den Gegebenheiten (z.B. Anzahl der freien Elektronen oder Luftfeuchtigkeit) in den höheren Schichten der Atmosphäre (Troposphäre und Ionosphäre) unterschiedlich abgelenkt. Dieser Fehler ist für ein mehr oder weniger großes Gebiet gleich. Wenn man nun eine Bodenstation hat deren Standort durch Vermessungstechnik genau bestimmt ist, kann man sie als Referenz für andere Empfänger verwenden, in dem man die Differenz zwischen tatsächlichem und gemessenem Standort per Funk überträgt. DGPS macht dies lokal, aber es gibt auch Systeme die in ganzen Ländern und Kontinenten arbeiten, wie das Wide Area Augmentation System, und die Korrekturdaten über eigene Satelliten übertragen.

[system]

Eisebaer:
ir-sender/empfänger können doch auch mit blinkfrequenzen arbeiten, um fremdlichteinwirkung auszuschließen. die sender können von einem kleinen avr gesteuert werden oder fertig sein, die empfänger sind speziell für die frequenz gebaut. lieg' ich da richtig?
gibt's das für verschiedene frequenzen? ...

Fremdlichteinwirkung auszuschließen ist ja schon mal nicht schlecht, aber was macht man wenn zwischen Sender und Empfänger ein Hindernis ist?

@sth77
@jurs
@Serenifly
Nach euren Beiträgen und etwas Recherche weiß ich nun, was die Problematik bei der rel. Orstbestimmung ist, was ein DGPS ist und welchen Einfluss die Störquellen haben.
Bei der Errichtung eines DIY-GPS gehen die Meinungen auseinander: der eine sagt es ist aussichtslos, der andere sagt es wäre ganz einfach. Siehe dazu vergleichend auch folgende zwei Beiträge von Quelle GPS genauigkeit steigern?! - Roboternetz-Forum

Deeplink zum Post

Hallo,


Der Versuch einfach die Positionen der GPS - Mäuse zu nehmen und zu subtrahieren ist zum kläglichen Scheitern verurteilt.
Gründe:
GPS-Empfänger berechnen ihre Position, selbst wenn sie unmittelbar nebeneinander stehen, aus den Daten verschiedener Satelliten. Ursache hierfür sind z.B. stark schwankende Signalstärken infolge von Interferenzen. Jedes GPS berechnet mit statistischen Methoden aus seinen Daten seine wahrscheinlichste Position. D.h. die Positionen zweier unmittelbar benachbarter GPS korrelieren praktisch nicht. Dieses "poor man DGPS" ist schlechter als auf DGPS zu verzichten und die Positionsbestimmung durch Mittelung zweier GPS an einem Ort zu verbessern.



Ich habe letzte Jahr Versuche zu DGPS gemacht. Verwendet habe ich 2 GPS-Mäuse von Conrad GPS RECEIVER 16 KANAL CR4 (USB) Artikel-Nr.: 989777 - 62 für je 61 Euro. Der Chipsatz ist ein LEA-LA von U-Blox.


Primär ist als Anschluss ans Notebook ein USB Kabel vorhanden. Freudige Überraschung nach Aufschrauben der GPS-Maus und Studium des Datenblattes war ein UART Aus- und Eingang. NEMA- und Raw -Datensätze ließen sich damit z.B. direkt in einen ATmega32 übertragen.

Mitgeliefert wird eine umfangreiche Software zum Programmieren der GPS-Maus. Z.B. kann festgelegt werden welche der zahlreichen Daten ausgegeben werden. D.h. man programmiert vorab mit einem Notebook über USB die GPS-Maus, um festzulegen, welche Daten später über die UART-Schnittstelle ausgegeben werden.



2. positive Überraschung war, dass auch die Rohdaten ausgegeben werden.
Von den Rohdaten sind Carrier Phase und Pseudorange zu unterscheiden.

Pseudorange gibt quasi eine Entfernung in km zu den Satelliten an und ist bereits bei normalen Empfangsbedingungen zu erhalten. Genauigkeiten wie bekannt bei GPS : mehrere m.

Carrier Phase gibt die Zahl der empfangenen Phasen des Satellitenasignals an. Hierzu ist ein hohes Eingangssignal erforderlich, welches in der Regel nur unter optimalen Bedingungen im Freien zu erhalten ist. Im Status phased lock wird jeder aufgenommene Wellenzyklus erfasst und gezählt.

Erhält man in 2 GPS-Empfängern von mindestens 3 Satelliten die Carrier Phase, läßt sich durch Subtraktion dieser Carrier Phase x Wellenlänge und trigonometrischen Funktionen die relative Position der GPS-Mäuse auf cm genau bestimmen. (Berücksichtigt müsse werden müssen noch die s.g. Doppler - werte und der Zeitpunkt der Messungen um Gangunterschiede der GPS-Uhren auszugleichen). Die Berechnungen erfordern einen PC.


So weit, so gut. Nur für den praktischen Einsatz ist das ganze absolut untauglich.

Hauptproblem: Mehrfachausbreitung der GPS-Signale. Selbst bei 2 fast benachbarten GPS-Empfängern kann durch Interferenz das GPS-Signal unterschiedliche Wege durch Reflexion genommen haben. Diese Ausbreitung ändert sich ständig. Jeder Baum, jede Hauswand stört. Dies hat u.a. zur Folge dass die kontinuierliche Aufnahme eines GPS-Signals, bzw. das phase lock verloren geht. Um diesen Ausfall zu überbrücken, müssen immer mehr aus 3 Satelliten mit besten Signal empfangen werden. Korrekturwerte für die Zeit des Signalausfalls müssen kalkuliert und einberechnet werden. Durch plötzliche Änderung des Ausbreitungsweges von GPS-Signalen treten Sprünge in den Ortsangaben auf.


Empfehlenswert ist die website www.precision-gps.org. Als kostenlosen Download gibt´s Programme um Rohdaten (z.B. Rinex) auszuwerten, umzuwandeln und DGPS -Daten zu erhalten. O.g. GPS-Empfänger von Conrad sind aber hierfür nicht ausreichend. Geeignete GPS sind in der website angegeben.




Ich bin gerade erst über diesen Beitrag gestoßen. Die Antwort ist deshalb vielleicht etwas chaotisch. Ich müßte mich halt erst wieder mit der Materie beschäftigen. Bei weiterhin bestehenden Interesse kann ich demnächst mein BASIC-Programm zu DGPS wieder ausgraben und hier reinstellen.


Mit freundlichen Grüssen


Christian

vs.

Deeplink zum Post

Ok ich versuchs mal ganz einfach zu erklären.

Also das NMEA-Protokoll musst Du dekodieren können. Ist im Grunde nur eine Texzeile mit Nummern dazwischen.

Um die Genauigkeit zu erhöhen, machst Du folgendes:

Setze dein Hilfs-GPS an eine feste Position. Lerne die Momentane Position die vom GPS ermittelt wird. Beispiel sie sei 20019x10020.

Wenn Du den Datenstrom des GPS mitverfolgst so siehst Du das die Werte z.b. 20018x10019, 20021x10017 etc sich um den Punkt "herum" Bewegen. Das ist nun der Messfehler den Du ermiteln musst, um im Bot weggerechnet zu werden. Wichtig ist halt das der GPS-Empfänger fest ist und sich nicht bewegt!

Rechne die vorher ermittelte Position (20019x10020) von den jetzt gemessenen weg (20021x10017 - 20019x10020 = 2x3)

Also ist die Fehlmessung 2x3. Dieser Wert kommt durch Laufzeitunterschiede der Athmosphäre und ist auf ein kleines Gebiet begrenzt (z.b. 1kmx1km). Schicke die 2x3 per Funk an den Bot. Wenn Dein Bot aber sogar 100m oder näher ist, kann er die 2x3 von seinem selbst gemessenen Punkt wegrechnen und er hat die genaue Position. Diese wird sogar cm genau! Wie genau das bei weiteren Entfernungen zum Referenz-GPS-Sender ist weis ich nicht da nach 100m der Platz aufgebraucht ist.

Mach dir mal um Sattelliten und so keine Sorgen! Das macht schon der GPS-Empfänger! Natürlich klappt das oben beschriebene nicht in der Wohnung (ausser Du hast ein GPS-Repeater).

Grüße
Alex

EDIT:

Es bringt Dir nichts mehrere GPS-Empfänger auf den Bot zu bauen um die Auflösung zu erhöhen! Der Messfehler den Du hat kommt nicht von der Elektronik sondern durch die Athmosphäre. Also in einem Bereich von z.b. 100m zeigen Dir alle GPS-Empfänger den gleichen Müll an.

[sth77]

GPS-Empfänger berechnen ihre Position, selbst wenn sie unmittelbar nebeneinander stehen, aus den Daten verschiedener Satelliten. Ursache hierfür sind z.B. stark schwankende Signalstärken infolge von Interferenzen. Jedes GPS berechnet mit statistischen Methoden aus seinen Daten seine wahrscheinlichste Position. D.h. die Positionen zweier unmittelbar benachbarter GPS korrelieren praktisch nicht. Dieses "poor man DGPS" ist schlechter als auf DGPS zu verzichten und die Positionsbestimmung durch Mittelung zweier GPS an einem Ort zu verbessern.

]
Weiß ich nicht, ob ich die Begründung so hinnehmen würde. Auf relativ freiem Feld funktioniert das schon ganz gut, sieht man ja in der Landwirtschaft. Zwei gleichartige Empfänger sollten in dem Fall auch gleiche statistische Methoden anwenden und bezogen auf die relativ kleine Begegungsfläche (bezogen auf die Abdeckung durch die Satelliten) identische Abweichungen produzieren. Somit sind die Abweichungen des ortsfesten Empfängers gleich denen des mobilen.
Navigationslösungen für Autos sind oftmals auf die angesprochene wahrscheinlichste Position angewiesen, erkennt man auch oft am nicht springenden Pfeil auf dem Display bei hoher Zoomstufe.

[Eisebaer]

hi,

aber ich was wenn zwischen Sender und Empfänger ein Hindernis ist

das seh' ich weniger als problem. nehm' ich halt 4 sender und stell' sie auf den ecken auf.

aber: auf welche entfernung kann ich IR-signale wahrnehmen?
gibt es empfänger für unterschiedliche frequenzen? wenn ja, würde ich vier empfänger auf einen
motor bauen und durch den selben schlitz rausschauen lassen.

falls dann wirklich einmal drei sender "verdeckt" sind, wäre das doch nur sehr kurze zeit. und nachdem der empfänger ja sowieso jeden nur sehr kurz "sieht", weil es sich dauernd dreht, bekommst Du das wahrscheinlich nicht mit. die position errechnet sich aus den 2 oder 3 zuletzt "gesehenen".

gruß stefan

[system]

Mit anderen Worten du (sth77) würdest an meiner Stelle mal probieren so etwas zu realisieren, oder ist es doch zu kompliziert oder vielleicht zu teuer und ich sollte vielleicht zur Schall-Distanzmessung tendieren?

EDIT: @Eisebaer:
Ja das klingt nach einer Lösung die durchaus funktionieren könnte. Es wäre mir allerdings lieber, nicht so viele (vier) Sender aufzustellen, sondern nur 1 oder maximal 2.

[Eisebaer]

klar, das versteh' ich schon.

aber vielleicht darf ich ein bißchen weiterspinnen, weil's mich jetzt interessiert.

wenn ich 3 oder 4 sender mit avr's in einer bestimmten frequenz senden lasse, kann ich doch auch mit nur einem empfänger an einem avr eindeutig festellen, welche frequenz ich empfange. überschneidungen gibt's da nicht, wenn ich innerhalb der äußeren verbindungslinien bleibe.

welche sender/empfänger sind da die besten. mit welcher reichweite bei sonnenlicht? gibt's da erfahrungen?

@think: ich benutz' Deinen thread einfach ein wenig mit. 8)

gruß stefan

[system]

Eisebaer:
klar, das versteh' ich schon.
...
@think: ich benutz' Deinen thread einfach ein wenig mit. 8)

Wenn ich bei der Lösung meines Problems schon am Ziel wäre, hätte ich nichts dagegen einzuwenden, nun ist es aber so, dass ich immer noch nicht weiß auf welche Art ich es am besten lösen kann.
Ich würde Vorschlagen, dass du für dein Anliegen einen eigenen Thread eröffnest, da ich für mein Projekt nicht mit IR/nur bei Sicht funktionierenden Lösungen arbeiten möchte.

Nochmal für alle, Lösungsansätze zur relativen Positionsbestimmung eines RC-Cars:

• IR-Triangulation fällt weg.
• DIY-DGPS. Wie sind hier eure Meinungen, ist das realisierbar ohne Unsummen ausgeben zu müssen?
• Distanz über Schall messen. Reichweite??
• Distanz über Funksignalstärke messen. Ausreichende Genauigkeit??

Grüße, think

[system]

DGPS funktioniert ja über den weg, dass die Basisstation den zeitlichen Offset von der tatsächlichen Zeit in Abhängigkeit zur Position der Satelliten zur real übermittelten Zeitinformation der Satelliten an die Basisstation an die mobile Station (RC Car) übermittelt.
Also ich habe mal ein bisschen recherchiert im Internet bezüglich DGPS. Das Problem scheint zu sein, dass du bei günstigen GPS Systemen nicht das Zeitsignal direkt auslesen kannst.
Zu einer anderen Möglichkeit habe ich allerdings nicht recherchiert, also ob man nur über die Ortsdifferenz von Basisstation zu RC Car schon ordentliche Ergebnisse erhält. Das könnte ich mir gut vorstellen, sofern du eine relativ freie Fläche hast oder relevante Reflektionen des GPS-Signals ausschließen kannst. Auch auf Grund des relativ geringen Abstands von 100 Metern Erdkrümmung vernachlässigbar und vermutlich ähnliche Satellitenabdeckung denke ich müsste das möglich sein. Hier solltest du aber nochmal recherchieren. Das könntest du auf jeden Fall schon mit zwei kostengünstigen Empfängern lösen.
Von Ultraschallsensoren würde ich absehen, allein schon aufgrund der hohen Stärke, die du für die Reichweite benötigst. Das Problem ist, dass Schall auf Grund der enormen Dämpfungseigenschaften von Luft recht schnell und stark abgeschwächt wird. Auch kann es bei den Distanzen zu Probleme mit Schallverwehungen kommen. Mal davon abgesehen, ist die Positionsbestimmungsrate auch ziemlich mikrig mit bei 100m Maximalabstand von etwa 500ms (Liegt an der Schallgeschwindigkeit, wenn du ein Pulsverfahren nutzt). Wenn du dann noch die exakte Position über Kreuzecho bestimmen willst, bist du bei über einer Sekunde, je nachdem wieviele Sensoren du nutzen willst. Wenn du darüber dein Car steuern willst ist das auch nicht so das wahre.
Vielleicht wäre es hilfreich, wenn du eine Sensorfusion aus grober GPS Lokalisierung mit Short Range Ultraschallsensoren am RC Car nutzt, um bei Annäherung an ein Ziel exakter zu positionieren.