logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

LPS mini - system nawigacji... lokalnej

ghost666 27 Sie 2015 15:16 10125 13
  • LPS mini - system nawigacji... lokalnej
    LPS Mini, to system nawigacji lokalnej w formie niewielkich modułów. Jest to system nawigacji wewnętrznej (np. w budynku) charakteryzujący się dokładnością pozycjonowania równą 10 cm, którą zwiększyć można stosując wbudowane w moduły systemy inercyjne (akcelerometr, żyroskop i czujnik wysokości). Moduły LPS Mini są kompatybilne z Arduino Nano, z wyjątkiem wykorzystania kilku sygnałów, obecnych w Arduino Nano.

    Zasięg zewnętrzny: około 200..300 m
    Zasięg w budynku: około 30..50 m, zależnie od materiału z którego wykonano ściany
    Częstotliwość odświeżania: 1..10 HZ
    Moduł inercyjny: MPU-9250
    Wysokościomierz: MS5611-01BA03.
    Bateria: dowolna Litowo-polimerowa
    System ładowania baterii: MCP73812T
    Mikrokontroler: ATMEGA328 taktowana 8 MHz
    Zasilanie 3,3 V
    Wymiary: 29 mm x 28 mm
    Waga bez baterii: 4g.

    Opis

    Jak poradzić sobie z nawigowaniem robotem w pomieszczeniu, tak aby pozostał on w wyznaczonym obszarze? Potrzebny jest system nawigacji absolutnej, podobny do systemu GPS, ale działający jedynie lokalnie, w ograniczonej przestrzeni. Podobne systemy mogą znaleźć zastosowanie w miejscach gdzie sygnał GPS jest nieobecny lub zbyt słaby, aby na nim polegać. Można wykorzystać w takiej aplikacji LIDAR wraz z opracowaną doń specjalną matą, jednakże zaprezentowany system jest znacznie prostszy w swojej konstrukcji i użytkowaniu.

    Projekt oparty jest o układ DS1000 - szerokopasmowy układ radiowy firmy DecaWave. Układ ten pozwala na wyznaczenie odległości pomiędzy parą nadajnik-odbiornik. Właśnie ta możliwość została wykorzystana w opisywanym projekcie. Wystarczy jeden układ (tag) umieścić na lokalizowanym sprzęcie, a w znanych lokalizacjach w pomieszczeniu umieścić kotwice. Tak samo działa GPS, gdzie rolę kotwic pełnią satelity systemu. Z odległości wyznaczyć można położenie interesującego nas układu, względem znanych lokalizacji kotwic.

    Opis montażu modułów systemu

    Montaż trzeba rozpocząć od konfiguracji modułów jako tagi i kotwice oraz nadania im indywidualnych adresów. Wyprowadzenie J8 decyduje czy moduł jest tagiem (1) czy kotwicą (0). Wyprowadzenia J4 - J1 pozwalają na skonfigurowanie adresów. Tag i kotwica mogą mieć ten sam adres, jako że są one adresowane niezależnie.

    LPS mini - system nawigacji... lokalnej


    Tag raportuje swoje położenie. Może to czynić poprzez UART, I²C lub radiowo. W poniższym przypadku korzystamy z UARTa podłączonego do USB poprzez konwerter z wejściem TTL. Zasilanie (3,5 - 5 V) dostarczone jest z baterii (piny +BATT i GND).

    LPS mini - system nawigacji... lokalnej


    Interfejs szeregowy i zasilania wyprowadzone są także na złączu krawędziowym PCB.

    Kotwica nie musi niczego raportować, więc wymaga jedynie podłączenia zasilania.

    LPS mini - system nawigacji... lokalnej


    Po podłączeniu kabla USB-UART do komputera i skonfigurowania terminalu (57600-8-N-1) na ekranie pojawi nam się coś takiego:

    LPSMini v1.0 Setup
    DIP L:1021, 0 H:510, 8:0x80
    DECA0130
    Tag addr: DECA01000
    Setup done


    Po załączeniu pierwszej kotwicy, układ zacznie nadawać informacje o odległości. Poniżej widać co raportował tag podczas zbliżania się do kotwicy:

    DECA02000 LAST: 14405mm P: -100.4
    DECA02000 LAST: 13951mm P: -101.7
    DECA02000 LAST: 13421mm P: -99.1
    DECA02000 LAST: 12962mm P: -92.7
    DECA02000 LAST: 12170mm P: -97.6
    DECA02000 LAST: 10977mm P: -96.6
    DECA02000 LAST: 10613mm P: -98.4
    DECA02000 LAST: 9928mm P: -94.1
    DECA02000 LAST: 9224mm P: -93.4
    DECA02000 LAST: 8657mm P: -100.2
    DECA02000 LAST: 8104mm P: -97.8
    DECA02000 LAST: 7810mm P: -94.5
    DECA02000 LAST: 7863mm P: -93.5
    DECA02000 LAST: 7035mm P: -92.3
    DECA02000 LAST: 6459mm P: -95.0
    DECA02000 LAST: 6191mm P: -94.6
    DECA02000 LAST: 5847mm P: -93.9
    DECA02000 LAST: 5837mm P: -87.9
    DECA02000 LAST: 5898mm P: -92.3
    DECA02000 LAST: 6465mm P: -96.9
    DECA02000 LAST: 6309mm P: -88.4
    DECA02000 LAST: 5276mm P: -86.5
    DECA02000 LAST: 5049mm P: -84.5
    DECA02000 LAST: 4160mm P: -85.9
    DECA02000 LAST: 3691mm P: -81.5
    DECA02000 LAST: 2991mm P: -80.2
    DECA02000 LAST: 2442mm P: -80.8
    DECA02000 LAST: 1912mm P: -80.3
    DECA02000 LAST: 1524mm P: -80.3
    DECA02000 LAST: 1184mm P: -80.6
    DECA02000 LAST: 868mm P: -81.2
    DECA02000 LAST: 505mm P: -80.2
    DECA02000 LAST: 293mm P: -80.3
    DECA02000 LAST: 165mm P: -80.4
    DECA02000 LAST: 151mm P: -80.7
    DECA02000 LAST: 127mm P: -80.1
    DECA02000 LAST: 83mm P: -80.2


    Układ podaje odległość w milimetrach i siłę sygnału w dBm.

    Przy trzech kotwicach terminal podaje nam takie informacje:

    DECA02000 LAST: 10065mm P: -100.3
    DECA02001 LAST: 5971mm P: -85.3
    DECA02002 LAST: 5485mm P: -85.4
    DECA02000 LAST: 10053mm P: -98.3
    DECA02001 LAST: 5945mm P: -84.3
    DECA02002 LAST: 5500mm P: -85.4


    Jeśli kiedyś będziemy chcieli zmienić bootloader lub fusebity w ATmega328P, musimy wykorzystać adapter dla modułów LPS Mini. Pomaga też on w ewentualnym debuggowaniu układu.

    LPS mini - system nawigacji... lokalnej


    Przykładową aplikacją tego systemu może być sterowanie robotem:









    Źródło: https://hackaday.io/project/7183-lps-mini

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2 14951404
    razorxx100
    Poziom 12  
    Jaki jest tego koszt i gdzie go mozna nabyc?
  • #3 14951435
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    razorxx100 napisał:
    Jaki jest tego koszt i gdzie go mozna nabyc?


    Odpowiedź można znaleźć tutaj - http://shop.loligo.se/products/store :)
  • #4 14951449
    treker
    Poziom 25  
    Jeśli to działa faktycznie tak dobrze, to znajdzie bardzo dużo zastosowań. Wiele firm próbuje znaleźć dobre technologie do śledzenie obiektów w pomieszczeniach. Same inercyjne czujniki się tutaj nie sprawdzają, a połączenie z układami DS1000 daje genialne efekty :)
  • #5 14951500
    VanThor
    Poziom 19  
    A jaka jest dokładność pomiaru położenia i stabilność takiego pomiaru?

    Czy jest to wrażliwe na człowieka (lub inny obiekt) będącego na linii tag-kotwica?
  • #6 14951645
    Freddy
    Poziom 43  
    To jest DIY Zagranica, wszelkie informacje znajdziesz w podanym przez tłumacza linku.
  • #7 14951670
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Akurat o dokładności jest nawet w pierwszym poście - 10 cm z samym radiem. Z modułem inercyjnym pewnie lepiej (ale nie wiem o ile).
  • #8 14951700
    Madman07
    Poziom 19  
    Jednak cena, 900zł w przeliczeniu za jedną sztukę nie zachwyca. Szczególnie, jeżeli trzeba mieć minimum cztery sztuki. W obrębie jednego pomieszczenia lokalizację można zrealizować taniej np. zamieniając te stacje na stacje ultradźwiękowe lub globalną kamerę (o ile zagwarantujemy bezpośrednią widoczność), czy rozkładając markery i umieszczając kamerę na urządzeniu.
  • #9 14951735
    treker
    Poziom 25  
    @Madman07, tylko, że nie zawsze możliwa jest taka ingerencja w pomieszczenie jak widoczne markery/latarnie ultradźwiękowe. Tutaj jest to zdecydowanie bardziej dyskretne.
  • #11 14952426
    TvWidget
    Poziom 38  
    Do tego samego celu używa się Bluetooth 4.0. Jest to przewidziane przez standard. Jeśli chodzi o dokładność w BT to można jedynie mówić o jakimś procencie odległości nadajnik-odbiornik a nie o bezwzględnej wartości. Myślę, że podobnie jest w przypadku tego rozwiązania opisanego w artykule.
    BT pozwala "namierzać" nadajnik przy pomocy kilku odbiorników. Możliwe jest też odwrócenie sytuacji czyli jeden odbiornik określa swoją pozycję na podstawie kilku nadajników.
    W systemach Windows 10 i Windows Phone 10 wprowadzono możliwość nadawania jak i odbierania odpowiednich sygnałów. Teoretycznie ta funkcjonalność działa nawet w tle podobnie jak GPS.
    Przykład taga BT4.0: https://inode.pl/iNode-Nav,p,23

    Systemy lokalizacji wewnątrz budynków oparte o BT próbuję się już od dłuższego czasu wprowadzić na szerszą skalę. W praktyce nie zawsze działa to zgodnie z oczekiwaniami: http://uwaga.tvn.pl/reportaze,2671,n/stolica-nie-przyjazna-dla-niewidomych,174198.html
  • #12 14956687
    miono
    Poziom 15  
    Warto też wspomnieć o układzie TN100, który był zaprojektowany przez ST ale wycofali się z niego i teraz chińczycy to produkują. TN100 to prosty scalak z torem RF który oprócz pozycjonowania umożliwia także przesyłanie danych.
  • #13 14970676
    PIOTR SL
    Poziom 10  
    Rozwiązanie jest bardzo ciekawe ale cena zaporowa:/ oby szybko poszła w dół bo rozwiązanie prawie genialne.
  • #14 14972663
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Można opracować zawsze konkurencyjne rozwiązanie, sam moduł DW1000 kosztuje około 20 USD
REKLAMA