Sistem Penentududukan Berasaskan Ultrasonik: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Semua versi radar ultrasonik yang saya dapati untuk peranti arduino (Arduino - Radar / Ultrasonic Detector, Arduino Ultrasonic Radar Project) adalah radar yang sangat bagus tetapi semuanya "buta". Maksud saya, radar mengesan sesuatu tetapi apa yang dikesannya?

Oleh itu, saya mencadangkan diri saya untuk membangunkan sistem yang dapat mengesan objet dan mengenalinya. Dengan kata lain sistem penentududukan tanpa menggunakan peranti GPS tetapi pengesan ultrasonik.

Ini adalah hasil yang saya harap anda suka.

Langkah 1: Bagaimana Ia Berfungsi?

Sistem penentududukan dibentuk oleh tiga stesen sensor dengan pengesan ultrasonik dan id_node 1, 2 dan 3 membentuk sebuah segi empat tepat atau persegi yang menyapu sudut 90º dan di mana jarak di antara mereka dikenali seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.

jarak apungan kon antara1dan2 = 60.0;

jarak apungan kon antara 2dan3 = 75.0;

Sensor ini mengukur jarak dan sudut objek lain dengan id_node lebih besar daripada 3 yang juga mempunyai pengesan ultrasonik yang menyapu sudut 170 °.

Kesemua mereka menghantar jarak, sudut yang diukur dan id_node ke stesen induk lain menggunakan komunikasi tanpa wayar untuk menganalisis, mengira kedudukan objek menggunakan pengiraan trigonometri dan mengenal pasti mereka.

Untuk mengelakkan gangguan, stesen induk menyegerakkan semua pengesan ultrasonik dengan cara yang hanya satu pengesan ultrasonik yang mengukur setiap saat

Selepas itu dan menggunakan komunikasi bersiri stesen induk mengirimkan maklumat (sudut, jarak, id_object) ke lakaran pemprosesan untuk memplot hasilnya.

Langkah 2: Cara Mengkonfigurasi Stesen Tiga Sensor dan Objek

Satu-satunya fungsi setiap stesen sensor adalah untuk mengesan objek dan menghantar senarai jarak, sudut dan simpul id yang diukur ke stesen induk.

Oleh itu, anda harus mengemas kini jarak pengesanan maksimum ("valid_max_distance") yang dibenarkan dan jarak minimum ("valid_min_distance") (sentimeter) untuk meningkatkan pengesanan dan membatasi zon pengesanan:

int valid_max_distance = 80;

int valid_min_distance = 1;

Nod id stesen sensor ini ("ini_node" dalam kod di bawah) adalah 1, 2 dan 3 dan simpul id stesen induk adalah 0.

const uint16_t this_node = 01; // Alamat nod kami dalam format Octal (Node01, Node02, Node03)

const uint16_t other_node = 00; // Alamat nod utama (Node00) dalam format Octal

Setiap stesen sensor menyapu dan sudut 100º ("max_angle" dalam kod di bawah)

#tentukan min_angle 0

#tentukan max_angle 100

Seperti di atas, satu-satunya fungsi objek adalah untuk mengesan objek dan mengirim senarai jarak, sudut dan objek id yang diukur ke stesen induk. Id satu objek ("this_node" dalam kod di bawah) harus lebih besar dari 3.

Setiap objek menyapu dan sudut 170º dan seperti di atas, adalah mungkin untuk mengemas kini jarak pengesanan maksimum dan minimum.

const uint16_t this_node = 04; // Alamat simpul kami dalam format Octal (Node04, Node05,…)

const uint16_t other_node = 00; // Alamat nod utama (Node00) dalam format Octal int valid_max_distance = 80; int valid_min_distance = 1; #define min_angle 0 #define max_angle 170

Langkah 3: Cara Mengkonfigurasi Stesen Induk

Fungsi stesen induk adalah untuk menerima transmisi stesen sensor dan objek dan mengirim hasilnya menggunakan port bersiri ke lakaran pemprosesan untuk memplotnya. Lebih-lebih lagi menyegerakkan semua objek dan tiga stesen sensor dengan cara yang hanya satu dari mereka yang mengukur setiap masa untuk mengelakkan gangguan.

Mula-mula anda mesti mengemas kini jarak (sentimeter) antara sensor 1 dan 2 dan jarak antara 2 dan 3.

jarak apungan kon antara1dan2 = 60.0;

jarak apungan kon antara 2dan3 = 70.0;

Lakaran mengira kedudukan objek dengan cara berikut:

• Untuk semua transmisi objek (id_node lebih besar dari 3) cari jarak yang sama dalam setiap transmisi sensor ultrasonik (id_node 1, 2 atau 3).
• Semua titik ini membentuk senarai "calon" (jarak, sudut, id_node) untuk menjadi kedudukan satu objek ("process_pointobject_with_pointssensor" dalam lakaran).
• Untuk setiap "calon" dari senarai sebelumnya, fungsi "calon_seleksi_berbanding_sensor2dan3" mengira dari sudut pandang sensor ultrasonik 2 dan 3 yang mana yang sesuai dengan keadaan trigonometri berikut (lihat gambar 2 dan 3)

jarak apunganfroms2 = sin (radian (sudut)) * jarak;

jarak apunganfroms3 = cos (radian (angle_candidate)) * jarak_candidate; // Keadaan trigonometri 1 abs (jarak jarak2 + jarak jarak 3 - jarak antara 2 dan 3) <= terapung (jarak_ maksimum)

Seperti di atas, untuk setiap "calon" dari senarai sebelumnya, fungsi "calon_seleksi_berbanding_sensor1dan2" mengira dari sudut pandang sensor ultrasonik 1 dan 2 yang mana yang sesuai dengan hubungan trigonometri berikut (lihat gambar 2 dan 3)

float jarakfroms1 = sin (radian (sudut)) * jarak; float jarakfroms2 = cos (radian (angle_candidate)) * jarak_candidate; // Keadaan trigonometri 2 abs (jarak jarak1 + jarak jarak 2 - jarak antara1 dan 2) <= terapung (jarak_ maksimum)

Hanya calon (jarak, sudut, id_node) yang sepadan dengan keadaan trigonometri 1 dan 2 yang dikenal pasti objek yang dikesan oleh stesen sensor 1, 2 dan 3

Selepas itu hasilnya dihantar oleh stesen induk ke lakaran pemprosesan untuk memplotnya.

Langkah 4: Senarai Bahan

Senarai bahan yang diperlukan untuk satu stesen sensor atau satu objek adalah seperti berikut:

• Papan Nano
• Sensor ultrasonik
• Motor servo mikro
• Modul wayarles NRF24L01
• Penyesuai NRF24L01

dan senarai bahan untuk stesen induk adalah seperti berikut:

• Papan Nano
• Modul wayarles NRF24L01
• Penyesuai NRF24L01