Ultrasonik əsaslı yerləşdirmə sistemi: 4 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Arduino cihazları üçün tapdığım ultrasəs radarlarının bütün versiyaları (Arduino - Radar/Ultrasonik Detektor, Arduino Ultrasonik Radar Layihəsi) çox gözəl radarlardır, lakin hamısı "kor" dur. Demək istədiyim odur ki, radar bir şeyi aşkar edir, amma nəyi aşkar edir?

Buna görə özümü obyektləri algılayan və onları tanıyan bir sistem hazırlamağı təklif edirəm. Başqa sözlə, GPS cihazlarından istifadə etmədən, ultrasəs detektorlarından istifadə edən bir yerləşdirmə sistemi.

Ümid edirəm bəyənəcəyiniz nəticə budur.

Addım 1: Necə işləyir?

Mövqeləşdirmə sistemləri, ultrasəs detektorları və id_node 1, 2 və 3 olan üç sensor stansiyası tərəfindən 90º bir açıdan keçən və aralarındakı məsafələrin Şəkil 1 -də göstərildiyi kimi tanındığı bir düzbucaqlı və ya kvadrat meydana gətirir.

const float distancebetween1and2 = 60.0;

const float distancebetween2and3 = 75.0;

Bu sensorlar, id_node 3 -dən böyük olan digər obyektlərin məsafəsini və bucağını ölçür, həm də 170 ° bucağı süpürən ultrasəs detektoru var.

Hamısı məsafələri, ölçülmüş bucaqları və id_node'u simsiz ünsiyyətdən istifadə edərək analiz etmək, trigonometriya hesablamasından istifadə edərək cisimlərin mövqeyini hesablamaq və müəyyən etmək üçün başqa bir ana stansiyaya göndərir.

Müdaxilənin qarşısını almaq üçün ana stansiya bütün ultrasəs detektorlarını hər an yalnız bir ultrasəs detektorunun ölçdüyü şəkildə sinxronlaşdırır.

Bundan sonra və ardıcıl ünsiyyətdən istifadə edərək, ana stansiya məlumatları (bucaq, məsafə, id_object) nəticələrin qurulması üçün emal eskizinə göndərir.

Addım 2: Üç Sensor Stansiyasını və Obyektləri Necə Konfiqurasiya Edin

Hər bir sensor stansiyasının yeganə funksiyası obyektləri aşkar etmək və ölçülmüş məsafə, bucaq və id düyünün siyahısını ana stansiyaya göndərməkdir.

Beləliklə, aşkarlanmanı yaxşılaşdırmaq və aşkarlama zonasını məhdudlaşdırmaq üçün icazə verilən maksimum aşkarlama məsafəsini ("valid_max_distance") və minimumu ("valid_min_distance") (santimetr) yeniləməlisiniz:

int valid_max_distance = 80;

int valid_min_distance = 1;

Bu sensor stansiyalarının id nodu (aşağıdakı kodda "this_node") 1, 2 və 3, ana stansiyanın id nodu isə 0 -dır.

const uint16_t this_node = 01; // Qovşağımızın Octal formatında ünvanı (Node01, Node02, Node03)

const uint16_t other_node = 00; // Səkkizlik formatında əsas düyünün ünvanı (Node00)

Hər bir sensor stansiyası süpürür və 100º bucağa malikdir (aşağıdakı kodda "max_angle")

#min_angle 0 təyin edin

#max_angle 100 təyin edin

Yuxarıda göstərildiyi kimi, bir obyektin yeganə funksiyası obyektləri aşkar etmək və ölçülmüş məsafələrin, bucaqların və id obyektlərinin siyahısını ana stansiyaya göndərməkdir. Bir obyektin identifikatoru (aşağıdakı koddakı "this_node") 3 -dən böyük olmalıdır.

Hər bir cisim süpürülür və 170º bucaq çəkir və yuxarıda olduğu kimi maksimum və minimum aşkarlama məsafəsini yeniləmək mümkündür.

const uint16_t this_node = 04; // Qovşağımızın Octal formatında ünvanı (Node04, Node05,…)

const uint16_t other_node = 00; // Səkkizlik formatında əsas düyünün (Node00) ünvanı int valid_max_distance = 80; int valid_min_distance = 1; 170 min

Addım 3: Master Station -ı necə konfiqurasiya etmək olar

Əsas stansiyanın funksiyası, sensor stansiyaların və cisimlərin ötürülmələrini almaq və bunları qurmaq üçün serial portundan istifadə edərək nəticələri emal eskizinə göndərməkdir. Bundan əlavə, müdaxilə etməmək üçün bütün obyektləri və üç sensor stansiyasını hər dəfə yalnız birinin ölçdüyü şəkildə sinxronlaşdırır.

Əvvəlcə sensor 1 ilə 2 arasındakı məsafəni (santimetr) və 2 ilə 3 arasındakı məsafəni yeniləməlisiniz.

const float distancebetween1and2 = 60.0;

const float distancebetween2and3 = 70.0;

Eskiz cisimlərin yerini aşağıdakı şəkildə hesablayır:

• Cisimlərin bütün ötürmələri üçün (id_node 3 -dən böyük) ultrasəs sensorlarının hər ötürülməsində eyni məsafəni axtarın (id_node 1, 2 və ya 3).
• Bütün bu nöqtələr, bir obyektin mövqeyi olmaq üçün "namizədlərin" siyahısını (məsafə, bucaq, id_node) təşkil edir (eskizdə "process_pointobject_with_pointssensor").
• Əvvəlki siyahının hər bir "namizədi" üçün "namizəd_sifarəti_sensor2and3" funksiyası ultrasəs sensoru 2 və 3 -dən hansının aşağıdakı trigonometriya şərtinə uyğun olduğunu hesablayır (şəkillər 2 və 3 -ə baxın)

üzmə məsafəsi2 = sin (radian (bucaq)) * məsafə;

üzən məsafələr3 = cos (radianlar (bucaq_kandidatı)) * məsafə_komandası; // Trigonometriya şərti 1 abs (məsafə2 + məsafə3 - məsafə2 ilə3 arasında) <= float (max_diference_distance)

Yuxarıda göstərildiyi kimi, əvvəlki siyahının hər bir "namizədi" üçün "namizəd_sifarəti_sensor1and2" funksiyası ultrasəs sensoru 1 və 2 -dən hansının aşağıdakı trigonometriya əlaqəsinə uyğun olduğunu hesablayır (şəkil 2 və 3 -ə baxın)

üzmə məsafəsi1 = sin (radian (bucaq)) * məsafə; üzmə məsafəsi2 = cos (radian (açı_kandidatı)) * məsafə_kandidatı; // Trigonometriya şərti 2 abs (məsafə1 + məsafə2 - məsafə1 ilə2) <= üzmək (maksimum_diference_distance)

Yalnız 1 və 2 -ci trigonometriya şərtlərinə uyğun gələn namizədlər (məsafə, bucaq, id_node) 1, 2 və 3 sensor stansiyaları tərəfindən aşkar edilən obyektlərdir

Bundan sonra, nəticələr master stansiyası tərəfindən işlənmə eskizinə göndərilir.

Addım 4: Materialların siyahısı

Bir sensor stansiyası və ya bir obyekt üçün lazım olan materialların siyahısı belədir:

• Nano lövhə
• Ultrasonik sensor
• Mikro servo motor
• NRF24L01 simsiz modulu
• NRF24L01 adapter

və ana stansiya üçün materialların siyahısı belədir:

• Nano lövhə
• NRF24L01 simsiz modulu
• NRF24L01 adapter