अल्ट्रासोनिक्स आधारित पोजिशनिंग सिस्टम: 4 चरण (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

Arduino उपकरणों (Arduino - Radar/अल्ट्रासोनिक डिटेक्टर, Arduino Ultrasonic Radar Project) के लिए मुझे मिले अल्ट्रासोनिक रडार के सभी संस्करण बहुत अच्छे रडार हैं लेकिन वे सभी "अंधे" हैं। मेरा मतलब है, रडार कुछ का पता लगाता है लेकिन यह क्या पता लगा रहा है?

इसलिए मैं खुद को एक ऐसी प्रणाली विकसित करने का प्रस्ताव देता हूं जो ओब्जेट का पता लगाने और उनकी पहचान करने में सक्षम हो। दूसरे शब्दों में जीपीएस उपकरणों का उपयोग किए बिना एक पोजिशनिंग सिस्टम लेकिन अल्ट्रासोनिक डिटेक्टर।

यह परिणाम मुझे आशा है कि आपको पसंद आएगा।

चरण 1: यह कैसे काम करता है?

पोजिशनिंग सिस्टम तीन सेंसर स्टेशनों द्वारा अल्ट्रासोनिक डिटेक्टरों और id_node 1, 2 और 3 द्वारा एक आयत या वर्ग का निर्माण करते हैं जो 90º के कोण को स्वीप करते हैं और जहां उनके बीच की दूरी को चित्र 1 में दिखाया गया है।

1 और 2 = 60.0 के बीच की फ्लोट दूरी;

कास्ट फ्लोट दूरी2and3 = 75.0 के बीच;

ये सेंसर 3 से अधिक id_node के साथ अन्य वस्तुओं की दूरी और कोण को मापते हैं जिसमें एक अल्ट्रासोनिक डिटेक्टर भी होता है जो 170 ° के कोण को स्वीप करता है।

ये सभी दूरी, कोण मापे गए और id_node को वायरलेस संचार का उपयोग करके विश्लेषण करने, त्रिकोणमिति गणना का उपयोग करके वस्तुओं की स्थिति की गणना करने और उनकी पहचान करने के लिए दूसरे मास्टर स्टेशन पर भेजते हैं।

हस्तक्षेप से बचने के लिए मास्टर स्टेशन सभी अल्ट्रासोनिक्स डिटेक्टरों को इस तरह से सिंक्रनाइज़ करता है कि प्रत्येक पल में केवल एक अल्ट्रासोनिक डिटेक्टर माप रहा है

उसके बाद और एक धारावाहिक संचार का उपयोग करते हुए मास्टर स्टेशन परिणामों को प्लॉट करने के लिए सूचना (कोण, दूरी, id_object) को प्रसंस्करण स्केच में भेजता है।

चरण 2: तीन सेंसर स्टेशनों और वस्तुओं को कैसे कॉन्फ़िगर करें

प्रत्येक सेंसर स्टेशन का एकमात्र कार्य वस्तुओं का पता लगाना और मास्टर स्टेशन को मापी गई दूरी, कोण और आईडी नोड की सूची भेजना है।

इसलिए आपको डिटेक्शन को बेहतर बनाने और डिटेक्शन ज़ोन को सीमित करने के लिए अधिकतम डिटेक्शन डिस्टेंस ("valid_max_distance") अनुमत और न्यूनतम एक ("valid_min_distance") (सेंटीमीटर) को अपडेट करना होगा:

इंट वैध_मैक्स_डिस्टेंस = 80;

इंट वैलिड_मिन_डिस्टेंस = 1;

इन सेंसर स्टेशनों का आईडी नोड (नीचे दिए गए कोड में "यह_नोड") 1, 2 और 3 है और मास्टर स्टेशन का आईडी नोड 0 है।

कास्ट uint16_t this_node = 01; // ऑक्टल प्रारूप में हमारे नोड का पता (Node01, Node02, Node03)

कास्ट uint16_t अन्य_नोड = 00; // ऑक्टल प्रारूप में मास्टर नोड (Node00) का पता

प्रत्येक सेंसर स्टेशन स्वीप करता है और 100º का कोण (नीचे दिए गए कोड में "अधिकतम_कोण")

#define min_angle 0

#अधिकतम_कोण 100 परिभाषित करें

ऊपर के रूप में एक वस्तु का एकमात्र कार्य वस्तुओं का पता लगाना और मास्टर स्टेशन को मापी गई दूरी, कोण और आईडी ऑब्जेक्ट की सूची भेजना है। एक ऑब्जेक्ट की आईडी (नीचे दिए गए कोड में "this_node") 3 से बड़ी होनी चाहिए।

प्रत्येक वस्तु स्वीप और 170º का कोण और ऊपर के रूप में, अधिकतम और न्यूनतम पहचान दूरी को अद्यतन करना संभव है।

कास्ट uint16_t this_node = 04; // ऑक्टल प्रारूप में हमारे नोड का पता (Node04, Node05,…)

कास्ट uint16_t अन्य_नोड = 00; // ऑक्टल प्रारूप में मास्टर नोड (नोड 00) का पता मान्य_मैक्स_डिस्टेंस = 80; इंट वैलिड_मिन_डिस्टेंस = 1; #define min_angle 0 #define max_angle 170

चरण 3: मास्टर स्टेशन को कैसे कॉन्फ़िगर करें

मास्टर स्टेशन का कार्य सेंसर स्टेशनों और वस्तुओं के प्रसारण प्राप्त करना है और सीरियल पोर्ट का उपयोग करके परिणामों को प्रसंस्करण स्केच में प्लॉट करने के लिए भेजना है। इसके अलावा सभी वस्तुओं और तीन सेंसर स्टेशनों को इस तरह से सिंक्रनाइज़ करता है कि उनमें से केवल एक ही हस्तक्षेप से बचने के लिए हर बार माप रहा है।

सबसे पहले आपको सेंसर 1 और 2 के बीच की दूरी (सेंटीमीटर) और 2 और 3 के बीच की दूरी को अपडेट करना होगा।

1 और 2 = 60.0 के बीच की फ्लोट दूरी;

कास्ट फ्लोट दूरी2and3 = 70.0 के बीच;

स्केच निम्नलिखित तरीके से वस्तुओं की स्थिति की गणना करता है:

• वस्तुओं के सभी प्रसारणों के लिए (3 से अधिक id_node) अल्ट्रासोनिक सेंसर (id_node 1, 2 या 3) के प्रत्येक संचरण में समान दूरी की तलाश करें।
• ये सभी बिंदु "उम्मीदवारों" (दूरी, कोण, id_node) की एक सूची बनाते हैं जो एक वस्तु की स्थिति (स्केच में "process_pointobject_with_pointssensor") की स्थिति होती है।
• पिछली सूची के प्रत्येक "उम्मीदवार" के लिए, फ़ंक्शन "candidate_selection_between_sensor2and3" अल्ट्रासोनिक सेंसर 2 और 3 के दृष्टिकोण से गणना करता है कि उनमें से कौन निम्नलिखित त्रिकोणमिति स्थिति से मेल खाता है (चित्र 2 और 3 देखें)

फ्लोट दूरी से 2 = पाप (रेडियन (कोण)) * दूरी;

फ्लोट डिस्टेंसफ्रॉम 3 = कॉस (रेडियन (एंगल_कैंडिडेट)) * डिस्टेंस_कैंडिडेट; // त्रिकोणमिति की स्थिति 1 एब्स (दूरी से 2 + दूरी से 3 - दूरी के बीच 2 और 3) <= फ्लोट (max_diference_distance)

ऊपर के रूप में, पिछली सूची के प्रत्येक "उम्मीदवार" के लिए, फ़ंक्शन "उम्मीदवार_चयनित_बेटीन_सेंसर 1 और 2" अल्ट्रासोनिक सेंसर 1 और 2 के दृष्टिकोण से गणना करता है कि उनमें से कौन निम्नलिखित त्रिकोणमिति संबंध से मेल खाता है (चित्र 2 और 3 देखें)

फ्लोट दूरी से 1 = पाप (रेडियन (कोण)) * दूरी; फ्लोट दूरी से 2 = कॉस (रेडियन (कोण_कैंडिडेट)) * दूरी_कैंडिडेट; // त्रिकोणमिति की स्थिति 2 एब्स (दूरी से 1 + दूरी से 2 - दूरी के बीच 1 और 2) <= फ्लोट (max_diference_distance)

केवल उम्मीदवार (दूरी, कोण, id_node) जो त्रिकोणमिति की स्थिति 1 और 2 से मेल खाते हैं, सेंसर स्टेशन 1, 2 और 3 द्वारा पहचानी गई वस्तुओं की पहचान की जाती है।

उसके बाद मास्टर स्टेशन द्वारा उन्हें प्लॉट करने के लिए प्रोसेसिंग स्केच में परिणाम भेजे जा रहे हैं।

चरण 4: सामग्री की सूची

एक सेंसर स्टेशन या एक वस्तु के लिए आवश्यक सामग्री की सूची निम्नलिखित है:

• नैनो बोर्ड
• अतिध्वनि संवेदक
• माइक्रो सर्वो मोटर
• NRF24L01 वायरलेस मॉड्यूल
• NRF24L01 एडेप्टर

और मास्टर स्टेशन के लिए सामग्री की सूची निम्नलिखित है:

• नैनो बोर्ड
• NRF24L01 वायरलेस मॉड्यूल
• NRF24L01 एडाप्टर