Funkpeilbausatz - Peilvorrichtung - Positionsbestimmung

[arthur_dent]

Hallo!

Ich greife nochmal eine Anregung von Marvin42 auf:

Meine Frage lautet daher:
Wie kann man die Kompetenzen des Forums motivieren einen Funkpeilbausatz aufzulegen. Ich glaube eine Menge Leute würden damit ein ganzes Stück weiterkommen. Wenn ich sehe auf was für gelungene Bausätze wir schon zurückgreifen können sehe ich eine echte Chance

Ich wäre SEEEHR an so was interessiert.
Müsste aber Lego-RCX und/oder Fischertechnik-Interface-kompatibel sein.

Beide Geräte messen
- analoge Widerstands(!)änderungen im Bereich 0- 6 kOhm an den analogen Ports
- und z.B. einen Widerstand von >3 kOhm als "0" sowie von <100 Ohm als "1" an den digitalen Ports

[ThSteier]

Hallo,

das Interface dürfte bei der Geschichte das weitaus kleinste Problem darstellen...

Mal ein paar Gedanken dazu:

1. Die Geschichte sollte (auch für Nicht-Funkamateure) im legalen Rahmen bleiben. Also müßte zumindest ein zugelassener Sender zum Einsatz kommen und auf einem "öffentlichen" Frequenzband betrieben werden. In Frage kommen eigentlich nur 433 MHz ISM, 868 MHz ISM und 2,4 GHz ISM - wobei auf 868 MHz allerdings keine Dauersendungen erlaubt sind und das 2,4GHz-Band stellenweise heftigst durch WLAN, Videoübertragung usw beeinträchtigt ist.

2. Die Genauigkeit der Ortung (sprich, die Winkelauflösung) nimmt mit steigender Frequenz zu, der technische Aufwand allerdings auch - letzteres gewaltig. Dafür (falls das ein Trost ist) werden die notwendigen Antennen kleiner.

3. Die Genauigkeit nimmt auch im Idealfall linear mit der Entfernung zwischen Sender und Empfänger ab - bei zwei bestimmten Richtungen sogar quadratisch.

3. Zur Richtungserkennung gibt es mindestens zwei Möglichkeiten, wenn man von einem rundstrahlenden Sender ausgeht:

3.1 Am Empfänger wird (zB mittels Servo) eine Richtantenne geschwenkt und die Richtung der größten Feldstärke bestimmt. Das ist technisch relativ einfach lösbar, die Genauigkeit hängt aber von der Richtcharakteristik der Empfangsantenne ab - und dort stößt man schnell auf Platzprobleme.

3.2 Man verwendet zwei (für 180° Abdeckung) oder vier (für 360°) einfache Stabantennen mit jeweils eigenem Empfänger, und wertet die Phasenverschiebung des Empfangssignales an den einzelnen Antennen aus. In irgendeinem "Funkamateur" gab es mal einen Beitrag darüber, die Sache war allerdings reichlich komplex. Wenn ich es (wieder-)finde, schreibe ich noch etwas dazu.

4. Mit zwei Sendern in einer Bake könnte man auch das Prinzip der Flugfunk-VORs (oder Leuchttürme ) nachempfinden:
Eine Kombination aus Sender und Richtantenne rotiert und strahlt dabei ein Dauersignal ab. Ein zweiter Sender arbeitet als Rundstrahler und strahlt jedemal dann einen Impuls ab, wenn der rotierende Strahl die Nullmarke durchläuft. Aus der Differenz zwischen beiden Signalen kann der Empfänger dann seine Position relativ zum Sender bestimmen. Man erhält aber auch nur einen Richtungsvektor, für eine zweidimensionale Ortsbestimmung wären zwei solcher Baken auf getrennten Kanälen erforderlich, auch der mechanische Teil ist hier am aufwendigsten.

Vielleicht wäre es am einfachsten, sich auf ein Prinzip zu einigen und dieses dann erstmal mit optischen Komponenten (Laser, IR-LEDs/-Sensoren) auf Tauglichkeit zu überprüfen. Wenn das Konzept stimmt, kann man sich den HF-Teil später immer noch antun.

Viele Grüße,
Thomas

[sep]

Das Problem von Funk sind desweiteren Reflektionen und daher Mehrwegeausbreitung, Echo, etc.

Und da die Wellenlänge von GHz/MHz-Wellen doch recht groß ist (cm, m) ist es unmöglich damit entfernungen zu messen. Winkel würden ja eigentlich reichen - aber wie soll man einen reflektierten Wellenzug von einem direkt abgestrahlten unterscheiden?
-> Man könnte mit sehr guten Uhren oder entsprechenden Codes und ein bisschen Signalverarbeitung versuchen die Echos zu unterdrücken (denn des gewünschte direkte Signal wird immer als erstes beim Empfänger eintreffen)

Also: Lange Sende-Pause dann kurzes Signal am besten irgendwie Codiert raushauen.

Peilantennen könnte man mit ordentlichem Aufwand sehr schön bauen, indem man ein Antennenarray aufbaut und einen DSP hinterherschaltet. Dann braucht man keine mechanisch bewegten Teile.

Wenn man das ganze mit irgendwelchen Walkie-Talkies bauen würde, wäre das nichteinmal illegal - den Sender müsste man ja nicht modifizieren.

Problematisch ist vermutlich eine sinnvolle Genauigkeit zu erreichen. Abgesehen davon das HF kein Kinderspiel ist, werden schon so ganz prinzipbedingte Probleme für so große Ungenauigkeit sorgen, dass der Einsatz des Systems hinfällig wird.

Sinnvoll ist es in meinen Augen eh nicht, denn die wenigen brauchbaren Frequenzen für so einen Mist zu vebraten ist Verschwendung. Wirklich Autonom ist die Lösung dann auch nicht, und letztendlich: Wir werden eh schon ständig "bestrahlt" - mehr muss da nicht sein.

Interresant wäre da eher DGPS und was es sonst so gibt.

[arthur_dent]

Hallo,
Frage eines absoluten Technik-Laien:
was haltet ihr denn von moduliertem (Infrarot ?-) Licht als Sender?

(Im Prinzip wie aus Fernbedienungen - bei den Empfängern natürlich ähnlich.)

Es sollte allerdings drinnen wie draußen funktionieren - auch bei Sonnenlicht...

[Andun]

Das Problem bei Licht ist halt der nötige Sichtkontakt. Sonst ist das ganze hier aber schon öfters gemacht wurden. Mit IR-Baken und Empfänger die, glaub ich, in Photodosen mit nem Schlitz waren.

Musst du mal danach suchen.

Aber hier wird wohl eine Variante gesucht, die nicht unbedingt eine Sichtverbindung vorraussetzt.

Andun

[marvin42x]

@ Andun: Ich schließe mich hier an
@ arthur_dent: Danke das Du die Funkpeilung hier noch mal zum Thema gemacht hast. Die Zeit ist knapp bis die Vogonen kommen, bis dahin müssen wir fertig sein
433 MHz , 868 MHz scheinen mir die Kandidaten, möglicherweise in einem Impulsmodus. Diese Sender und Empfänger sind z.B. sehr billig in Kabellosen Türklingeln(5-10€). Ich Suche verzweifelt einen Link den ich schon mal hatte. Dort waren viele Funkmodule preiswert zum Verkauf, mit technischen Daten. Die Auswertung der Ausgangssignale von zwei Empfängern auf Phasenverschiebung dürfte gar nicht so aufwendig sein. Das ganze wäre z.B. als drehbare Zweiantennenanlage vorstellbar.

Verregneter Gruß Aus der Hauptstadt

[marvin42x]

@ sep: Die Punkte Reflektionen und Störungen hört sich nicht ermutigend an. An eine Entfernungsmessung wage ich ja gar nicht zu denken. Eine Winkelmessung und drei Funkbaken würden es schon tun. Du hast völlig Recht, wirklich autonom ist die Sache nicht. Autonom ist aber ein sehr hohes Ziel. Die Jahre bis zur Erreichung dieses Ziels könnten viele schon mal wohlgemut damit verbringen ihren Rasen mähen zu lassen, ihre Blümchen gießen zu lassen, schauen wo sich ihr Pferd gerade aufhält usw.
Netter Gruß

[sep]

Wenn es sich um Tätigkeiten im Freien handelt (Rasenmähen, Pferd überwachen) empfehle ich seit neuestem DGPS http://de.wikipedia.org/wiki/DGPS

Das ist mit vertretbarem Aufwand umsetzbar (2 GPS-Empfänger ein PC, Funkkommunikation zum µC)

u.U. kann man das schon fertig kaufen. Nur in Innenräumen, Kellern etc. wird das nicht funktionieren.

Ich weis ja nicht, wie genau so ein Funkpeilgerät ist, aber vielleicht probiert das mal einer aus?
-> altes Walkie-Talkie nehmen, Antenne runtermachen und durch große Spule ersetzen. Dann mit dem anderen Walkie Talkie Pulse senden und am Oszi schauen ob die Amplitude des empfanenen Signals sich ändert, wenn man die Ringantenne dreht.

Ich fürchte halt, dass man den Winkel nur so auf 90° etwa genau bekommt... Und das bringt ja nicht viel.

[marvin42x]

@sep: Für Robbis Verrichtungen brauchst du manchmal die Genauigkeit auf 1cm (Rasenkante, Blumentopf, was weiß ich. DGPS erfüllt das noch nicht wirklich. Ich hoffe aber das die Funkpeilung auf kürzere Distanz dem nahe kommen kann.
Wenn ich deinen Vorschlag richtig verstanden habe ist die Walkie-Talkie Peilung eine Signalstärkenpeilung. Das hatte ich auch schon mal angedacht, scheint aber durch Pegelschwankungen zu ungenau. Wenn du die Ausgangssignale von zwei Empfängern aufs Oszi gibst müsstest du aber den Phasenversatz durch unterschiedlichen Abstand der Antennen zum Sender sehen können, egal wie der Pegel schwankt. Beispiel: Zwei Stabantennen im Abstand von 20cm auf einem Drehteller. Wenn die Phasen sich decken steht die gedachte Verbindungsachse zwischen den Antennen genau so, dass eine senkrechte Linie aus der Mitte der Verbindungsachse auf den Sender zeigt. Dieser Art von Peilung räume ich die besseren Chancen auf Genauigkeit ein.

Netter Gruß

[sep]

Ich glaube nicht, dass es ein Funkpeilverfahren gibt, dass genauer als 10..20 cm ist. Selbst wenn man Winkel messen würde - so furchtbar genau geht das ja auch nicht.

denk mal: Wenn du den Winkel zu einer 10 m Entfernten Station misst so entspricht ein Fehler von nur 0.057° einer Abweichung von 1 cm
oder ein Fehler von 0.57° der Abweichung von 10 cm ...
Das bedeutet aber umgekehrt, dass wenn du auf 1 cm messen willst, du über 6300 Schritte pro Vollkreis abtasten musst. Sicher, du brauchst nicht alle ständig abzutasten, aber ab und zu halt schon.

Und wenn der Leuchtturm weiter weg steht wird das noch schlimmer...

Entfernungen feiner aufgelöst als die Wellenlänge zu messen ist auch sehr schwierig.

Aber das macht auch gar nichts, denn wofür gibt es Inertialnavigation? Es reicht die Position mit einem kalkulierten Fehler über, sagen wir DGPS, zu ermitteln - die exakte Position erhält man dann über
- Odometrie
- Accelerometer, Gyroskope
- Bilderkennung
...
Und einen Kalmanfilter...