Positionsbestimmung im Raum

[Thegon]

Hallo zusammen,
ich Suche nach einer Lösung zur Positionsbestimmung im Raum. Gedacht wäre das ganze für meinen Roboter, der sich im Raum ein wenig zurecht finden sollte. Es geht darum, dass man relative entferung zu zwei fix stehenden Punkten ermitteln kann, sodass der Roboter seine Position in eine Art Koordinatensystem zeichen kann. Das ganze muss nicht über große Entfernungen funktioniern nur in einem einzelnen Raum, villeicht so etwa 10 Meter weit. Die Punkte sollen vorher fix von Menschenhand definiert werden. Ich habe erst an Ultraschall gedacht, aber das Problem sind die zwei fixstehenden Punkte. Die kann man per Ultraschall nicht anpeilen. Ich habe sonst noch keine konkrete Vorstellung, wie es funktionieren sollte. Villeicht hat ja jemand hier schon Erfahrung mit so etwas. Ich würde mich freuen, wenn jemand genauer Bescheid wüsste oder mir zumindest sagen kann, dass so etwas nicht möglich ist.
Danke im Voraus für jede Hilfe!
Gruß Thegon

[WL]

ich Suche nach einer Lösung zur Positionsbestimmung im Raum

schau mal hier: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=41447
Vielen Dank oberallgeier !!!
Super Sache !
Ich arbeite schon seit ca. 2 Jahren dran.
Erste Erfolge sind sichtbar.
Im Augenblick arbeite ich an der 2. Generation.
Mit entsprechender Mechanik / Elektronik sind damit sehr hohe Auflösungen und Entfernungen realisierbar.

[oberallgeier]

... Es geht darum, dass man relative entferung zu zwei fix stehenden Punkten ermitteln kann ...

Die relative Entfernung zu zwei Punkten zu bestimmen ist eine Art Dreiecksaufgabe = konstruiere ein Dreieck mit . . . . Es werden ja die beiden Seitenlängen eines Dreiecks gesucht. ALSO sind drei Werte mindestens erforderlich. Denk an die Schule und die Dreiecksätze SSW, SWS, SSS, WSW mit den zugehörigen Permutationen. Nennen wir die beiden Fixpunkte Baken. Im vorliegenden Fall kennst Du nach Deiner Aufgabenstellung den Abstand der beiden Fixpunkte=Baken voneinander, musst also die Entfernung zu ihnen bestimmen. Das geht mit Ultraschall, aber nur eindeutig, wenn Du auch die Richtung zu den Baken erfassen kannst. Lösungsmöglichkeit: ein Funksignal geht zu den beiden Baken, löst dort je einen US-Burst aus. Beide Bursts werden vom Empfänger gemessen. Die Laufzeit des Funksignals zu den Baken kann man (meist) vernachlässigen, die Wartezeit vom Empfang des Funksignals bis zum Ausssenden der Bursts sollte man kennen (wenn die nicht auch vernachlässigbar ist). Dann kann man a) die Laufzeit der beiden US-Signale und daraus den Abstand errechnen. Probleme: man muss die beiden US-Signale getrennt identifizieren können UND - ohne Richtungserkennung - man bekommt zwei Positionen: beide sind gespiegelt zur Achse durch die beiden Baken. Aber auf diese Weise kann man schon öfters funktionell arbeiten. Eine eindeutige Lösung geht aber mit drei Punkten bzw. drei Baken.

... sonst noch keine konkrete Vorstellung, wie es funktionieren sollte ...

Oooch, das ist ein altes geometrisches Problem - dazu gibts ne einfache Lösung. Geometros = Landvermessung. Die Lösung war in der Schiffahrt wichtig, heut brauchts ausser dem Landvermesser niemand, weil man meist mit GPS-Navis rumschippert.

... schau mal hier ... Vielen Dank oberallgeier ...

Danke für den Hinweis auf diese Postings und - gern geschehen. Vielleicht könntest Du aus Deinen Lösungen Hinweise im Forum vorstellen, die im Forumsbereich (nicht-kommerziell, mässige Genauigkeit) nutzbar sind? Dann danke ich im Voraus. Übrigens - für "unsere" Technologien, also Mikrocontroller mit begrenzter Rechengeschwindigkeit und gewünschtes Ergebnis mit begrenzter Genauigkeit habe ich mich um schnelle(re) Rechenverfahren für den ATAN umgeguckt und bin fündig geworden.

[Thegon]

Hallo oberallgeier,
Vielen dank für deine Antwort. Auf das Funksignal bin ich wirklich nicht gekommen, das ist sichersich eine sehr gute lösung. Die mathemaisch- geometrische sache ist weniger ein Problem, da habe ich auch schon ein bisschen drüber nachgedacht und außerdem hab ich einen guten Mahteleherer, mit dem hab ich auch schon ein bisschen drüber gesprochen und der hat gesagt, dass die Berechungen die geringsten Probleme sind, auch, weil ich einen Computer zum rechen zur Verfügung habe. Ich habe aber keine ahnung gehabt, wie man denn das mit dem US Signal anstellen könnte, aber das mit dem Fixpunkt über Funk mitzuteilen, dass er senden soll, das ist wirklich gut. Danke für die Hilfe!
Gruß Thegon

[oberallgeier]

... mathemaisch- geometrische sache ist weniger ein Problem ... guten Mahteleherer ...

Schön! Du solltest Dir die Umgebung genauer ansehen. US hat die Unart, dass er bei konstanter Entfernung schwankende Ergebnisse abliefern kann, je nachdem wie die thermische Konstanz bzw. Unruhe in der Messstrecke ist. Das kann bei Bakenpeilungen natürlich zu deutlichen runouts der berechneten Position führen. Wenn man da nicht richtig filtert und ständig gegensteuert - - ich glaube, das heißt dann "tanzender Derwisch" oder so.

[Richard]

Eine eindeutige Lösung geht aber mit drei Punkten bzw. drei Baken.

Wenn anstatt der Abstand von 2 Baken deren genauer Ort bekannt ist sollte sich der Ort des Empfängers auch ermitteln lassen.

Siehe Kreuzpeilung in der Luftfahrt. Oder habe ich jetzt einen Denkfehler?

Gruß Richard

[WL]

Ich habe genau so mit Ultraschall angefangen und (u.a. aus oben genannten Gründen) schnell wieder aufgegeben.

Im Außenbereich kommt noch der Wind dazu. Außerdem ist die Reichweite nicht berauschend. Mehr als max. 6m habe ich nicht hinbekommen. Die Richtcharakteristik kommt noch erschwerend dazu.

Mit dem Laser ist das viel einfacher..........

[WL]

Vielleicht könntest Du aus Deinen Lösungen Hinweise im Forum vorstellen, die im Forumsbereich (nicht-kommerziell, mässige Genauigkeit) nutzbar sind?

Das will ich gern tun. Allerdings braucht es noch etwas Zeit bis ich die Dokumentation so weit habe !
Ich habe den "Positionsmesser" noch um die Funktion "Winkel im Raum" erweitert.
Dieser Winkel wird aus dem Winkel zur mittleren Bake ermittelt.
Damit ist es leicht möglich die Odometrie (ab und zu) zu korrigieren.

[Thegon]

Danke für eure Antworten!
Davon, dass der ultraschall manchmal verschiedene Werte zurückgibt, hab ich auch schon gehört. Aber so genau muss das gaze nicht sein, es geht eher darum, dass man dem Bot eine Position gibt, und er dann ungefähr dort ankommt.

Mit dem Laser ist das viel einfacher..........

Jetzt hat mich WL aber neugierig gemacht. Wie ungefähr realisiert man denn sowas mit einem Laser? Der weiß doch nicht, wo er hinmessen soll, um den fix Definierten Punkt zu treffen. Und verwendet man bei der Lasermessung gewöhnlich die Laufzeitverzögerung oder macht man das mit dem Streulicht, das man durch eine Lochblende auf einen CCD Sensor oder so was fallen lässt?
Gruß Thegon

[oberallgeier]

... anstatt der Abstand von 2 Baken deren genauer Ort bekannt ist ... Siehe Kreuzpeilung in der Luftfahrt. Oder habe ich jetzt einen Denkfehler ...

Was kann ich von zwei Baken an einem bekanntem Ort messen: Den Winkel, unter denen sie für mich sichtbar sind. Nun kann ich auch hergehen und prüfen, ob ich nördlich, südlich, östlich oder westlich der einen oder andren Bake bin. Dies ist eine zusätzliche Angabe. Daraus kann ich aus den zwei Lösungen des 2-Baken-"Problems" die nicht zutreffende Spiegellösung ausschließen. Dazu brauche ich aber eben einen Bezug zum Koordinatensystem der Baken, der mich über meine relative Lage zu den Baken informiert.

In der Luftfahrt ist es deswegen einfacher, weil ich mit dem Radial von einem VOR weiß, in welcher Richtung von einer Bake (vom VOR) weg ich mich befinde. Beim zweiten Radial (einer anderen Bake) bekomme ich sofort aus der Karte eine eindeutige Lösung. Dagegen hilft mir der NDB nicht bei der Standortbestimmung, der wird vorzugsweise als "Peilstab" für einen Teilkurs genommen, z.B. für den Landeanflug/Endanflug oder so. Und die meisten hier im Forum diskutierten Baken sind NDBs.

VOR = VHF omnidirectional radio (range)
Radial
NDB = Non directional beacon
bacon = Frühstücks-/Schinken-Speck