Ultrazvukový polohovací systém: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Všechny verze ultrazvukových radarů, které jsem našel pro zařízení arduino (Arduino - Radar/Ultrazvukový detektor, Arduino Ultrasonic Radar Project) jsou velmi pěkné radary, ale všechny jsou „slepé“. Myslím tím, že radar něco detekuje, ale co detekuje?

Navrhuji tedy vyvinout systém schopný detekovat objety a identifikovat je. Jinými slovy polohovací systém bez použití zařízení GPS, ale ultrazvukových detektorů.

To je výsledek, doufám, že se vám líbí.

Krok 1: Jak to funguje?

Polohovací systémy jsou tvořeny třemi snímacími stanicemi s ultrazvukovými detektory a id_node 1, 2 a 3 tvoří obdélník nebo čtverec, které svírají úhel 90 ° a kde jsou vzdálenosti mezi nimi známy, jak je znázorněno na obrázku 1.

konstantní vzdálenost mezi 1 a 2 = 60,0;

konstantní vzdálenost mezi 2 a 3 = 75,0;

Tyto senzory měří vzdálenost a úhel jiných objektů s id_node větším než 3, které mají také ultrazvukový detektor, který svírá úhel 170 °.

Všichni posílají vzdálenosti, naměřené úhly a id_node na jinou hlavní stanici pomocí bezdrátové komunikace k analýze, výpočtu polohy objektů pomocí trigonometrického výpočtu a jejich identifikaci.

Aby se zabránilo rušení, hlavní stanice synchronizuje všechny ultrazvukové detektory takovým způsobem, že v každém okamžiku měří pouze jeden ultrazvukový detektor

Poté a pomocí sériové komunikace vysílá hlavní stanice informace (úhel, vzdálenost, id_object) do skici zpracování pro vykreslení výsledků.

Krok 2: Jak konfigurovat tři senzorové stanice a objekty

Jedinou funkcí každé senzorové stanice je detekovat objekty a odeslat seznam vzdálenosti, úhlu a ID uzlu naměřených na hlavní stanici.

Abyste zlepšili detekci a omezili detekční zónu, musíte aktualizovat maximální povolenou detekční vzdálenost („valid_max_distance“) a minimální („valid_min_distance“) (centimetry):

int valid_max_distance = 80;

int valid_min_distance = 1;

ID uzel těchto senzorových stanic („this_node“v níže uvedeném kódu) je 1, 2 a 3 a id uzel hlavní stanice je 0.

const uint16_t this_node = 01; // Adresa našeho uzlu ve formátu Octal (Node01, Node02, Node03)

const uint16_t other_node = 00; // Adresa hlavního uzlu (Node00) ve formátu Octal

Každá senzorová stanice zametá a má úhel 100 ° („max_angle“v níže uvedeném kódu)

#definovat min_angle 0

#define max_angle 100

Jak je uvedeno výše, jedinou funkcí objektu je detekovat objekty a odeslat seznam vzdáleností, úhlů a id objektu naměřených na hlavní stanici. ID jednoho objektu („this_node“v níže uvedeném kódu) musí být větší než 3.

Každý objekt se táhne a má úhel 170 ° a jak je uvedeno výše, je možné aktualizovat maximální a minimální detekční vzdálenost.

const uint16_t this_node = 04; // Adresa našeho uzlu ve formátu Octal (Node04, Node05, …)

const uint16_t other_node = 00; // Adresa hlavního uzlu (Node00) ve formátu Octal int valid_max_distance = 80; int valid_min_distance = 1; #definovat min_angle 0 #definovat max_angle 170

Krok 3: Jak nakonfigurovat hlavní stanici

Funkce hlavní stanice je přijímat přenosy ze senzorových stanic a objektů a odesílat výsledky pomocí sériového portu do skici zpracování, která je vykreslí. Navíc synchronizuje všechny objekty a tři senzorové stanice takovým způsobem, že vždy měří pouze jeden z nich, aby se předešlo interferencím.

Nejprve musíte aktualizovat vzdálenost (centimetry) mezi snímačem 1 a 2 a vzdálenost mezi 2 a 3.

konstantní vzdálenost mezi 1 a 2 = 60,0;

konstantní vzdálenost mezi 2 a 3 = 70,0;

Náčrt vypočítá polohu objektů následujícím způsobem:

• Pro všechny přenosy objektů (id_node větší než 3) hledejte stejnou vzdálenost v každém přenosu ultrazvukových senzorů (id_node 1, 2 nebo 3).
• Všechny tyto body tvoří seznam „kandidátů“(vzdálenost, úhel, id_uzel), které mají být pozicí jednoho objektu („process_pointobject_with_pointssensor“v náčrtu).
• Pro každého „kandidáta“předchozího seznamu funkce „kandidát_selektovaný_between_sensor2and3“vypočítá z hlediska ultrazvukového senzoru 2 a 3, který z nich odpovídá následujícím podmínkám trigonometrie (viz obrázky 2 a 3)

float distancefroms2 = sin (radiány (úhel)) * vzdálenost;

float distancefroms3 = cos (radiány (úhel_kandidát)) * vzdálenost_kandidát; // Trigonometrická podmínka 1 abs (vzdálenost od 2 + vzdálenost od 3 - vzdálenost mezi 2 a 3) <= plovoucí (max_diference_distance)

Jak je uvedeno výše, pro každého „kandidáta“předchozího seznamu funkce „kandidát_selektovaný_between_sensor1and2“vypočítá z hlediska ultrazvukového senzoru 1 a 2, který z nich odpovídá následujícímu vztahu trigonometrie (viz obrázek 2 a 3)

float distancefroms1 = sin (radiány (úhel)) * vzdálenost; float vzdálenostfroms2 = cos (radiány (angle_candidate)) * distance_candidate; // Trigonometrická podmínka 2 abs (vzdálenost od 1 + vzdálenost od 2 - vzdálenost mezi 1 a 2) <= plovoucí (max_diference_distance)

Identifikované objekty detekované senzorovými stanicemi 1, 2 a 3 jsou pouze kandidáti (vzdálenost, úhel, id_uzel), které odpovídají podmínkám 1 a 2 goniometrie

Poté jsou výsledky odeslány hlavní stanicí na skicu zpracování, která je vykreslí.

Krok 4: Seznam materiálu

Seznam materiálu potřebného pro jednu senzorovou stanici nebo jeden objekt je následující:

• Nano deska
• Ultrazvukový senzor
• Mikromotor
• Bezdrátový modul NRF24L01
• Adaptér NRF24L01

a seznam materiálu pro hlavní stanici je následující:

• Nano deska
• Bezdrátový modul NRF24L01
• Adaptér NRF24L01