Союз меча и орала - свободное обсуждение прототипа
Взял Corel
масштаб в 100 раз. 1м->1см.
Дальше я привожу все размеры на рисунке в см, а в расчетах wws те же самые цифры в метрах.
|AB|=|AC|=|BC|=1
|BD|=16
При помощи окружностей с центром D, измерил расстояния
|AD|=15,1422
|BD|=16,0000
|CD|=16,0312
Если принять разрешение 0.03, получаем
[AD] - 504,74 уе 😃
[BD] - 533,33
[CD] - 534,37
Кривых байтов не бывает, поэтому измеренное расстояние лежит между:
|AD|=15,12-15,15 - зеленый
|BD|=15,99-16,02 - красный
|CD|=16,02-16,05 - желтый
Провел окружности соответствующих цветов.
Нашел область пересечения трех колец (синяя)
Это и есть погрешность измерения.
Ее “длина” - 0,9541. И совсем не 0,03. 😦
Очень похоже на то, что если бы я взял расстояние до точки D, как рассчитал wws - 16,652, то погрешность будет равна расстоянию между приемниками.
Вывод: приемники должны стоять на углах полетной зоны.
Эпиграф
"Это невозможно!" - сказала Причина.
“Это безрассудство!” - заметил Опыт.
“Это бесполезно!” - отрезала Гордость.
“Попробуй…” - шепнула Мечта
В нашем случае точных часов нет нигде: ни на приёмнике, ни на передатчике.
Слегка (возможно?) облегчит жизнь то, что приёмники могут синхронизоваться по кабелю.
Александр! В отличие от GPS у нас не три, а всего один источник сигнала. Это и обеспечивает синхронизацию. И приемники, точнее антенны, синхронизировать я бы тоже не стал, а просто вывел бы все их к одному ВЧ блоку, разумеется учтя длины кабелей и времена переключения транзисторов “по дороге”.
Очень похоже на то, что если бы я взял расстояние до точки D, как рассчитал wws - 16,652, то погрешность будет равна расстоянию между приемниками. Вывод: приемники должны стоять на углах полетной зоны.
Ну это ты по первой - упрощенной схеме. Но картинка совершенно правильная. Максимальная погрешность измерения именно по синей зоне., т.е. шаг влево вправо, если смотреть лицом от модели на антенны.
Это ты проверил данные моего 1-го грубому расчету. По второму же, я взял увеличенную в 10 раз базу, оставив погрешность измерений той же. Получился впролне закономерный резултьтат - точность 10 раз выше. Т.е. для базы 10 метров получилось вместо 16,5 метров уже 165. А если бы и точность ухудшали - то треугольники дали бы точность только 10 метров. Это же подобные треугольники 😃 Как не масштабируй, все выходит те самые 16.5 при точности измерения 1/33 (3 см к одному метру)
Я вот только логику окончательного вывода не вполне осознал. Я безусловно соглашусь с выводом в такой редакции
Вывод: лучше, чтобы приемники стояли на углах полетной зоны
Остается только вопрос - сколько должно быть вынесенных приемников ? Т.е.
Базовая станция без приемника (БС) + локальные приемники (ЛП) + удалённые приемники (УП)
Чего и сколько делать, как располагать? Для меня пока очень большая загадка, как победить задержки обусловленные неизбежным применением цифровых технологий в УП ? Либо надо делать УП - полностью аналоговыми ретрансляторами (с одной ВЧ-радиомаяка на другую ВЧ-БС). Как мне кажется любая обработать что-либо прямо в УП - сразу ставит крест из-за колоссальных и ненормированных задержек. Собственно почему я и пытался все свести к проводным технологиям.
Возможно, оптимальной вообще окажется схема
- БС + 3ЛП + 1УП
- БС + 2ЛП + 2УП
Но по-любому, пока не будет ясности в вопросе что должно быть в УП - бесполезно строить дальнейшую модель системы.
разносить антенны на расстояние свыше 10 метров - точно нет никакой необходимости. А уж тем более по углам стартовой пощадки.
Вывод: лучше, чтобы приемники стояли на углах полетной зоны
“Та-ак! Начинаем сознаваться…” 😉
Хочу обратить внимание на ещё одну неприятность.
Несущая маяка видимо 2,4 ГГц? Это соответствует периоду колебаний, грубо, 400 пикосекунд.
Даже при идеальной модуляции\демодуляции время нарастания импульса на выходе приёмника будет не меньше 200 пикосекунд.
Уровень сигнала на входе приёмника также сильно плавает в зависимости от расстояния модель-приёмники и взаимной ориентации.
Значит будет плавать момент срабатывания компараторов, формирующих импульсы для управления микросхемой считающей задержки.
Остается только вопрос - сколько должно быть вынесенных приемников ?
Не претендуя на истину в последней инстанции.
Я думаю, что надо:
4 устройства по углам базы.
[off] Делать из них ретрансляторы очень сложно. Задержка будет нестабильной (мы говорим о пс). Поэтому надо придумать такую схему, которая исключит все паразитные моменты. [/off]
В этих устройствах должны быть приемники и измерители задержек сигнала. Сигнал приходящий от модели надо счет-то сравнивать. 😃
Поэтому нужен еще ретранслятор. Он принимает сигнал от модели и посылает его устройствам на другой? частоте. Ретранслятор может стоять в произвольном месте и иметь нестабильную задержку сигнала. Устройства принимают сигнал от модели о ретранслятора и определяют задержку.
Устройства, например, по блютусу, передают данные в центральный компьютер.
Для определения расстояний легко написать систему из 9-ти уравнений с 9-тью неизвестными.
Перед началом работы систему надо откалибровать. (Узнать положение устройств). Для этого достаточно к каждому устройству поднести передатчик (модель) и … все. 😃
Ээээ… Что УП сможет передать по блютусу в БС ? Он же сам по себе ничего не знает. Нужно чтобы УП было именно максимально тупым и быструм ретранслятором с одной частоты на другую. Но ведь тогда можно сразу до БС сигнал передать. Блютус и подобные технологии это всегда задержки произвольной длинны, поскольку там везде идеология CSMA/CD. Пока оно послушает, пока начнет вещать. Я уж не говорю о времени обработки процессором в самом УП.
Александр! Ну да, сознаюсь. Конечно по углам лучше… А вот есть ли действительно необходимость их разносить по углам, а тем более возможность - это пока вопрос. Понятно, что чем больше база - тем лучше, кто бы спорил. “По углам” - огромная база.
И этта… Хотелось бы частоту 433 МГц (PMR и LPD рации), т.е. все еще хуже… Но ведь GPSна 900 МГц как-то работает.
Ну… Мой статус в этой теме пока именно такой 😃
Давайте рассматривать эту дискуссию, как расширения кругозора. 😃
Я с удовольствием послушаю мнение профессионала. Только давайте не обо всем сразу. И не в неготивных цветах. 😃
Сейчас первый вопрос: сколько приемников и как их располагать. … или есть более простые методы по сравнением с предложенным?
Раз обещал отвечу:
У нас было 4 приемника по сторонам почти квадрата. Для позиционирования достаточно трех, четвертый - запас на случай отказа, потери сигнала.
Особых требований к стабильности “часов” на приемниках нет. Приемники вообще не имели собственной синхронизации, для этого использовался отдельный передатчик, координаты которого известны.
Точность определения координат у нас получалась в 10 раз выше разрешения (скорость света деленная на полосу) еще выше точность получить можно, но очень проблематично.
Кстати, передатчики у нас были очень компактными и простыми, поместились бы на модели.
Координаты вычисляются численным методом решением системы 2 уравнений - пересечение двух гипербол. Аналитического решения нет.
Точность определения координат у нас получалась в 10 раз выше разрешения
Очень интересно! Можно поподробней.
Ээээ…
Перечитай еще два раза мой пост, и потом отпиши. 😃
А, там “И” было пропущено 😃 “от модели И от ретранслятора”.
Тогда понятно… Но почему “нестабильную задержку” ? Я думал наоборот - стабильную и четко определенную. Т.е. первичный контур в твоей схеме будет считать треугольник “модель-ретранслятор-УП”, зная длину/время между ретранслятором и УП. А вот вторичный контру будет уже не торопясь обсчитывать данные с УП.
Если я правильно понимаю, то мой опыт мне подсказывает, что надо совместить ретранслятор с БС и тогда достаточно всего двух УП (при известном расположении УП и расстоянии между ними).
Всё еще проще становится
Сперва на частоте модели проходят сигналы AC , AD и AB. Чуть позже (это не важно, но можно обеспечить фиксированную задержку) приходят BD и ВC. Они идут на другой частоте. Вышки С и D меряют дельту и по любому медленному типу канала сообщают её в судейский компьютер. Если сделать BD и BC равными, то синхросигнал (стоп таймера) будет приходить на вышки C и D одновременно.
В этом случае связь от В к судейскому компьютеру не нужна, а перенос вышки D в правый нижний угол рабочей зоны (чтоб вышки были по диагонали) гарантирует решение задачи для двух координат (в плоскости).
Расположение B не существенно, но для простоты лучше унести её подальше (хоть на 300 метров, чтоб гарантированно нужную задержку обеспечить) и сделать её равноудаленным от С и D
Картинки не видны.
Подправил картинки… И пропал не менее чем часов на 6.
В схеме нужен будет еще тестовый источник сигнала, поскольку характеристики приемников и ретранслятора могут плыть. Например от нагрева. Тестовый источник может служить как для разметки поля (переноса ленточек в компьютер), так и для постоянного вычисления и компенсации погрешности в наземных девайсах. А так положили его в левом нижнем углу поля - и все ОК.
Следующая порция наших проблем, это правильный выбор типа модуляции, чтобы координально не снизить точность системы. Длина волны то, при желаемых 433 МГц - почти метр. А вычислять крохотный старт-пакет нужно точно. Это данные о высоте и коде модели можно потом медленно гнать как угодно. Но пакет по которому TDC в вышках работает должен быть фактически аппаратным (через модуляцию), чтоб и от помех защититься и быстро его прогнать.
Вышки С и D меряют дельту
Не врубился: дельту между приходом к ним импульса с модели и чем?
В схеме нужен будет еще тестовый источник сигнала, поскольку характеристики приемников и ретранслятора могут плыть. Например от нагрева. Тестовый источник может служить как для разметки поля (переноса ленточек в компьютер), так и для постоянного вычисления и компенсации погрешности в наземных девайсах. А так положили его в левом нижнем углу поля - и все ОК.
Еще немного и ты придешь к моей схеме. Поставив лишнюю вышку сразу можно исключить (математически) все погрешности и задержки, уплывание характеристик. Когда в системе уравнений, вдруг 😃 погрешность сокращается, устройсва можно делать намного проще.
Для 2д - 3 вышки. Для 3д - 4. 4 вышки ставим по углам поля, и центральный комп автомотически узнает геометрию стартовий зоны.
Кроме того 3д информашия о положении модели поможет принять решение о посадке и взлете.
Не врубился: дельту между приходом к ним импульса с модели и чем?
Дельту времени между приходм импульса с модели напрямую (АС) и приходом импульса с модели через ретранслятор (ABC). Причем сигнал по пути ABC, идет ровно столько же времени сколько сигнал ABD.
Еще немного и ты придешь к моей схеме.
Три вышки и ретранслятор - понятная схема для определения 3D координат, четыре вышки - не вполне понимаю.
Чтобы получить 3D координаты в нижней схеме всего-то надо дооснастить судейский компьютер (назовем его X) возможностью также принимать сигналы AX и BX.
Можно высчитывать разницу расстояния BX и BС, но проще сделать их равными
И всё, включая 3D. Где, как и какой формы площадка в данном случае не важно. Она размечается проносом тестового сигнала по её контурам. После этого тестовый сигнал оставляется на земле в заданной точке.
Теперь попробую перейти к предложению Сергея.
Если не делать BX=BC=BD то разумеется, задача тоже будет решаться (при известных позициях точек С, D, X). Т.е. тогда можно сделать как предлагает Сергей - вышки по углам площадки, а ретранслятор на четвертый угол. Но я все-равно не понимаю, как можно обойтись четырьмя одинаковыми вышками, без ретранслятора?
Но я все-равно не понимаю
Или я плохо пишу, или ты плохо читаешь. 😦
как можно обойтись четырьмя одинаковыми вышками, без ретранслятора?
Никак 😃
Поэтому нужен еще ретранслятор. Он принимает сигнал от модели и посылает его устройствам на другой? частоте. Ретранслятор может стоять в произвольном месте и иметь нестабильную задержку сигнала. Устройства принимают сигнал от модели и ретранслятора, и определяют задержку.
Еще раз.
- Для определения координаты в пространстве надо знать 3 расстояния.
- Надо синхронизировать устройства. Это сложная дорогая и почти невыполнимая задача. Проще, как в GPS, ввести еще одно измерение, которое исключит все паразитные задержки и синхронизацию устройств.
- Из первых двух пунктов следует, что нам надо 4 (четыре) устройства, измеряющих расстояние.
- Наш принцип измерения основан на определении задержки. Нужен тестовый сигнал с которым сравнивать. Конечно, его может дать одно из устройств (вышек), после получения сигнала от модели. Но в таком случае вносится задержка. Очень сложно обеспечить стабильную задержку. (уже один температурный дрейф испортит все дело). Проще поставить ретранслятор. “Ретранслятор может стоять в произвольном месте и иметь нестабильную задержку сигнала”. Самое главное, что для каждого измерения задержка (задержка сигнала от момента выхода из модели до выхода с ретранслятора) будет одинакова для всех устройств.
- При таком построении системы математически исключаются все паразитные хрени. 😃
Всё прочитал. Тогда выходит ровно последняя картинка (3 вышки, но уже необязательно равноудаленные от ретранслятора) + источник тестового сигнала. Можно сделать так, как предлагаешь ты - 3 вышки по углам поля. Ретранслятор - на 4-й угол. Он же, одновременно и тестовый сигнал (на частоте маяка в модели).
Я оспариваю пункты 2 и 3 твоих рассуждений. Если у тебя есть источник тестового сигнала, то тебе не нужна 4-я вышка. Паразитные задержки для обоих частот исключаются тестовым сигналом исходящим из известной точки. В т.ч. и задержка сигнала в ретрансляторе.
Ты как я понял хочешь сделать без тестового сигнала. Оперируя только сигналом с самолета и показаниям доп. вышки. По сути вычисление ошибки. Оно, конечно, можно и так. Но, мне кажется что себестоимость такого решения выше.
О! Я тоже умею рисовать. 😃
Очень аккуратно со словами…
Если у тебя есть источник тестового сигнала, то тебе не нужна 4-я вышка.
С этой фразой соглашусь.
НО! Как получить этот тестовый сигнал?
Если это просто несущая, то как привязаться во времени.
Если это периодические посылки, то как часто они должны идти? Если будут редко, то плохо. Часто тоже плохо…
PS
как картинки вставлять в середину текста?
Лови, художник 😃
aerobica.ru/tmp/fling/SMO02. [ dia | jpg | dxf | svg ]
Если это просто несущая, то как привязаться во времени.
Если это периодические посылки, то кок часто они должны идти?
Правильные вопросы задаешь! Я тут со своими программерами обсуждал. Просто несущая не годится, ибо пока приемные антенны раскачали, пока что-то в схеме решило, что синусоида раскачана достаточно, везде пройдет разное количество времени. Мое мнение, что и тестовый и сигналы от самолетов (они однотипны) должны идти редко. Например, не чаще чем раз в 100-300 миллисекунд. Сигнал с короткой несущей - десятки миллисекунд (позже посчитаем). В остальное время - радиомолчание.
Несущую начинают принимать все, в т.ч. и ретранслятор. Через время, достаточное для всех приемышей, на этой несущей должен появится модулированный сигнал. Какой - фазамодулированный, фазокодо или еще какойто, вопрос уже более глубокий, чем позволяют мои познания. Он должен быть хорошо помехозащищенным (чтоб короткую посылку можно было четко выделить), но необязательно насыщенным информацией. Информацию, если надо, можно гнать последующими пакетами по протоколу более высокого уровня. Т.е. другим видом модуляции.
1)-я же стадия - отличить несущую (а их может оказаться и две) и выделить 1-пакет от единственного, пока неизвестного источника.
2)-я стадия - измерение дельт для определения пространственного положения источника сигнала
3)-я стадия - демодулирование 2, 3 и последующих порций/пакетов сигнала, чтобы извлечь данные, передаваемые на низкой скорости, но с хорошим/помехозащищенным кодированием (код Хэмминга и т.п.) . Именно на этой стадии мы узнаем, от какого источника пришли данные.
Мне вот так всё видится.
😦
Господа, мне кажется, вы каких-то монстров напридумывали. Кто все это реализовывать будет? На реализацию и отладку уйдет не меньше года. Мне кажется, достаточно будет покупных GPS приемников, барометра (желательно) и акселерометра, для измерения вектора ускорения относительно оси самолета. И передатчика данных, естественно.
Есть одно НО. бортовой блок с gps приемником и антенной будет иметь вес минимум в 10-12г. а это для металки много.