Zuverlässiger Entfernungsmesser

[grizzly]

Hallo
Ich möchte einen Höhenmesser für mein Flugzeug bauen, der ab mindestens 2 metern die Höhe über dem Untergrund auch auf Rasen genau ermitteln kann, auch bei verhältnismässig großen Geschwindigkeiten(20km/h?).
Ich habe schon daran gedacht, mit einem Laser einen leuchtstarken Punkt auf den Boden zu strahlen und die entfernung mittels einer kleinen Kamera und Triangulation zu ermitteln.
Zur Auswertung steht ein Teil eines Mikrocontrollers zur Verfügung.
Kennt jemand ein solches Verfahren, bzw. paßende Kameras?
Oder wie geht es anders?
Vielen Dank

[oberallgeier]

... Höhenmesser für mein Flugzeug ... der ab mindestens 2 metern die Höhe über dem Untergrund auch auf Rasen ...Radar. Das funktioniert selbst als Wasserstandsanzeige für Wildbäche - und die haben keine besonders gleichmässige Oberfläche.


... Höhenmesser für mein Flugzeug bauen ... auch bei verhältnismässig großen Geschwindigkeiten(20km/h?) ...Uuuups. 20 kmh - sooooo schnell? Also manntragend kann das eigentlich nur ein zu großer Gleitschirm sein - mit dem darf man aber in unruhiger Luft nicht mehr fliegen . . . . . Ansonsten stallen Segelflieger so um 80 kmh, Motorflieger auch deutlich drüber. Gibts Modellflieger die sooo langsam sind wenn sie schnell sind ? ? ? ?

Na ja, barometrisch wird das natürlich nix. Ich habe zwar barometrische Höhenmesser, die bis auf 1m genau gehen - aber das driftet ziemlich schnell weg - und muss für halbwegs genaue Werte immer auf eine möglichst genau drunterliegende QNH eingestellt werden. Aber der Temp (eraturverlauf) stört da eigentlich immer. Und dann kennen wir das ja: vom Hoch zum Tief gehts schief . . . . oder die Tatsache, dass die Berge im Winter höher sind als im Sommer. Das liegt nicht am Schnee der drauf liegt. Allgemein einfach: Stichwort Normatmosphäre.

[RedBaron]

Hi,

Ultraschall? Sollte zwischen 0,1 und 15 m funktionieren.

Radar wird nicht preiswert als Entfernungsmesser zu haben sein. Ich kenne nur preiswerte Bewegungssensoren (Geschwindigkeitsmesser, Doppler-Effekt). Die kann man vielleicht integrieren. Gff. in Sensorfusion mit anderen Sensoren.

Leuchtstarker Laser? Wenn da jemand reinschaut gibt's Probleme. Ausserdem müsste man den Punkt sauber erkennen. Nicht so einfach! Es gibt fertige (teure) Laserentfernungsmesser. Die arbeiten aber mit einer Laufzeitmessung.

Der Laserpunkt braucht wahrscheinlich gar nicht so stark zu sein. Du kannst dem Laser pulsen. Ein Bild ohne Laser, das nächste mit. Die kannst du Vergleichen. Differenz ist dann der Laserpunkt. Das ganze über zwei Spiegel der Kamera zuführen (=> ein Bild mit 2 Punkten) und aus der Parallaxe (=Punkteabstand) die Entfernung berechnen. (Wenn du den Flugweg zwischen den beiden Bildern kennst.)

Wenn die Möglichkeit besteht, Baken aufzubauen kannst du über Messung der Entfernung oder der Postionen der Baken die eigene Position bestimmen. Wenn man das Höhenprofil des Untergrunds kennt, kann man die Höhe berechnen.

GPS? In der Höhenmessung sehr ungenau. Viellecht in Kombination mit Odometrie (z.B. Radar-Geschwindigkeitssensor).

Denk noch einmal über Ultraschall nach.

... und ganz wichtig: weitere Spezifikationen oder genauerer Anwendungszweck

[oberallgeier]

Nachtrag: Eins sollte Dir natürlich klar sein, wenn Du Dir einen Höhenmesser wünschst, der auch den "Rasen genau ermitteln kann". Ein >>Abstandsmesser<< der den Abstand von Deinem Flieger zum Boden misst, misst üblicherweise in eine bestimmte Richtung auf einem engen Sensor-Strahl. Egal welche Technologie Du nimmst. Beim Rollen ist das dann natürlich nicht die Höhe über GND, sondern eine Funktion des Rollwinkels und der Höhe. Dieses Problem (natürlich auch beim Nicken) spielt bei geländeangepasstem Fliegen insbes. bei sehr geringen Höhen und wirklich hohen Geschwindigkeiten eine wesentliche Rolle. Da reichts dann nicht mehr, dass zur "... Auswertung ein Teil eines Mikrocontrollers zur Verfügung ..." steht - sonst ist man schnell ein paar Meter unter GND.

[ranke]

Zur Triangulation braucht man nicht unbedingt eine Kamera, ein PSD mit geeigneter Optik könnte sich auch eignen (z.B. Pollin Bestellnr. 120 404). Das Licht muss natürlich moduliert werden und die nachfolgenden Verstärker müssen entsprechend frequenzselektiv sein.

[RedBaron]

Naja, solche Dinger (oder ähnlich) sind in den Sharp Entfernungsmessern verbaut. Die funktionieren bis ca. 1m Entfernung.

Die Lichtintensität wird einfach mit zunehmender Entfernung viel zu gering. Das vom Rasen reflektierte (besser gestreute) Licht nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Außerdem hast du das Problem, das oberallgeier beschrieben hat.

Ansonsten ist es sehr schwer bis nahezu unmöglich die Hinweise zu geben, wenn du nicht konkreter wirtst. Eine eierlegende Wollmichsau für alle Sensoraufgaben gibts nämlich nicht.

Mit Ultraschall hättest du das Problem wahrscheinlich nicht. US kann mit einem breiten Kegel senden (ggf. mehrere Sender in verschiedenen Winkelpositionen, die man auch noch je nach geschätzter Fluglage in unterschiedlichen Kombinationen ansteuern kann). Bei normalen Fluglagen sollte der Bodenabstand der kürzeste sein.

Sonst erklär doch einmal, warum das für dich nicht zutrifft.

[grizzly]

Hallo wieder
danke für die schnellen Antworten.
Der Abstand wird zwischen 2 oder möglichst etwas mehr, z.B. 3 - 5 und... hoffentlich etwas mehr als 0 cm ; ). Also zu
Landen und Verhindern, daß er abstürzt. Ich weiß, daß ich in diesem Bereich nicht so bewandert bin, aber ich möchte nicht mit 130 km/h Landen, da könnt ihr mir sagen, was ihr wollt : )
Ich denke des Weiteren nicht, daß ein herkömmlicher Sharp Sensor bei 20 zuverläßig meßen kann, übrigens habe ich heute grad eien LR IR Sharp Sensor getestet, nicht Hoffnungserweckend.
Radar?
Mal forschen, danke.
US?
Vielleicht, aber nicht, wenn es anders auch geht.
Barometer?
Danke, bringt aber in diesem Bereich leider nicht viel, muß es doch so genau sein, daß er Landen kann, außerdem kommt es nur auf die Höhe über Gnd an.
Laser? Nicht Laufzeit, jedenfalls, dafür sind die Abstände zu klein. Ich dachte da an eine Kamera, die hinter einem IRFilter ist und den Winkel vom Punkt mit IR Laser mißt. Braucht ja nicht viele Pixel

[grizzly]

Ich will auch einen Beschleunigungssensor einbauen, ein Servo koennte den Sensor immer nach unten Lenken
Das Gewicht soll natuerlich moeglichst klein sein, am Besten im Ganzen(ohne Auswertung, Acc. Sensor etc.) max. 30 gramm.
Wer verfuegt ueber Erfahrung in diesem Gebiet?
Danke schon im Voraus fuer die Hilfe

[oberallgeier]

Ich will auch einen Beschleunigungssensor einbauen, ein Servo koennte den Sensor immer nach unten Lenken ...Das klappt eher schwer. Wenn Du im Horizontalflug ohne Beschleunigung im Flugpfad eine schiebefreie Kurve fliegst, dann zeigt der Beschleunigungsvektor immer zum Flugzeug"boden", also nur innerhalb des Fahrzeugkoordinatensystems nach unten. Eine Aussage über die Rollneigung ist damit nicht sinnvoll zu erhalten. Deshalb nehmen solche Orientierungshilfen sechs Koordinaten auf: drei translatorische und drei rotatorische.

Wenn ich mich recht erinnere, hat man in der Urzeit der (Kriegs-) Fliegerei bei Nachtlandungen, die natürlich ohne viel Licht abgehen mussten, eine Kette unten rausgehängt. Wenns klingelte . . . . . kam der Boden.

[RedBaron]

Also, ich habe verstanden:

1) Messbereich 0..5 Meter
2) Lage ungefähr bekannt (Landeanflug) aber nicht exakt
3) Eigengeschwindigkeit gering aber ggf. nicht vernachlässigbar (bis zu 20 km/h)
4) Oberfläche sehr strukturiert (Rasen)
5) Gewicht erträglich (im wahrsten Sinne des Wortes). Ein Flugzeug sollte aber einige Gramm abkönnen.
6) Kosten nicht zu hoch (nehme ich an)
7) Umsetzungsaufwand nicht zu hoch

Ausschlüsse:
IR-Triangulationssensoren wg. 1, 2, 4
Entfernungsradar wg. 1, 5, 6
Lasertriangulation wg. 2, 4, 5, 7
GPS wg. 1, 6, 7 ggf. auch 5

Beibt nur noch etwas unbekanntes exotisches. Oder wie schon mehrfach erwähnt: Ultraschall.

Dein Flieger sollte im Landeanflug mit den Füße ungefähr nach unten zeigen. Ein US-Sender sendet einen Kegel von ca. 60°. Wenn dein Flieger diesen Winkel (+/- 30°) einhält, kannst du super nach "ungefähr unten" messen.
Genauigkeit ist etwa 1-2 cm. So ein Gerät ist leicht, preiswert, robust, einfach anzuschließen und auszulesen, witterungsunempfindlich. Auch die Geschwindigkeit des Fliegers ist im Vergleich zur Schallgeschwindigkeit so gering, dass kein Messfehler entstehen wird. Die Rasenstruktur sollte auch kein Problem bereiten. Die US-Wellenlänge von etwa 1 cm ist deutlich größer als die Ausdehnung der meisten Grashalme. Im übrigen rechnet man bei US sowieso mit einer diffusen Reflektion.

Schau doch einmal nach SRF02: http://www.rn-wissen.de/index.php/Ultraschallsensor_SRF02_am_RN-Board.

Bekommst du bei
http://www.roboter-teile.de/Shop/themes/kategorie/detail.php?artikelid=101&source=2 oder http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/product_info.php?products_id=168 für etwa 20,-€. Funktioniert gut, habe ich selbst ausprobiert: http://bienonline.magix.net/public/srf02.html