Kryterium Rayleigha - algorytm, Arduino

[bridzysta]

Cześć 😉!

Mam pytanie, czy spotkał się może z czymś takim jak w temacie? Szukam tematu w sieci, ale na próżno. Chodzi o to: Arduino + serwo + HC-SRO4 ma wykrywać obiekty, tylko byłoby dobrze jakby działał w oparciu o kryterium Rayleigha, żeby rozpoznać dwa obiekty, a nie przedstawić je jako jeden np. w Processingu. Ktoś coś może pomoże 🙂?

Tutaj troszkę wiadomości z internetu, które znalazłem:

- Kryterium Rayleigha: http://encyklopedia.eduteka.pl/wiki/Kryterium_Rayleigha

- Radar na Arduino: https://howtomechatronics.com/projects/arduino-radar-project/

Miłego wieczoru 😉!

[marek1707]

1. Kryterium Rayleigha odnosi się do obrazów dyfrakcyjnych, które z definicji wyglądają jak "górka z otaczającymi je falami" bo są wynikiem nakładania się kolejnych, opóźnionych odległością w przestrzeni spójnych fal optycznych. Czegoś takiego nie dostaniesz z obrazu radarowego w "dziedzinie kątowej", już raczej w odległości. To tam zachodzi wzajemna interferencja ech z tego samego impulsu odbitego od różnych, jednocześnie oświetlanych obiektów i tam można wyznaczyć granicę rozdzielczości odległościowej radaru. Dlatego radary impulsowe odchodzą w niepamięć, bo wymagały coraz krótszych impulsów i skomplikowanych układów "pomnażania" mocy.

2. Ten czujnik nie daje odpowiedzi ilościowych w sensie mocy wracająceo echa więc nic tu nie ugrasz ciekawego. Przecież rozdzielczość kątowa jest wprost zależna od szerokości wiązki głównej anteny. A tu mierzysz tylko czas: po wysłaniu impulsu jedyne co możesz zrobić to cierpliwie czekać aż elektronika czujnika odeśle Ci (lub nie) sygnał informujący że jakieś echo zostało wykryte. Nie wiesz jak było silne, tylko że w ogóle było. Jak to się ma do analizy wielkości sygnału, którą postulujesz?

3. Szerokość wiązki tego HC-cośtam jest rzędu 30°. Oznacza to, że pokazując mu obiekt który jest wystarczająco duży by wywołać echo (mały blisko lub większy daleko) możesz odchylać sobie to serwo o ±15° a wciąż będziesz dostawał echo z tego samego obiektu. Wszystko co jest w stożku widzenia i co odbija fale ultradźwiękowe wystarczająco dobrze wywoła echo. Nic nie wiesz o wielkości tego czegoś i nawet nie możesz wnioskować z analizy siły echa, bo tego nie dostajesz. Nie ma więc sensu robienie "radaru" w którym serwo precyzyjnie porusza się małymi kroczkami a na wykresie masz linie co stopnień. To nie jest punktowy dalmierz laserowy tylko wołanie w stronę lasu i czekanie na echo. Tym możesz co najwyżej wykryć, czy las jest i jak daleko.

EDIT: Żeby zrobić coś ciekawszego musiałbyś wyciąć z tego czujnika komparator wyjściowy i dobrać się do sygnału analogowego z odbiornika ultradźwiękowego. Gdybyś szybko próbkował amplitudę tego co wraca, miałbyś jakiś obraz przeszkód jakie impuls sondujący po drodze napotkał. Tych słabszych i tych silniejszych. Wyświetlanie tego w postaci wykresu 3D (lub kolorowego 2D) we współrzędnych biegunowych mogło by dać jakieś fajne efekty. Niestety przetwornik ADC z Arduino jest trochę wolny, choć można próbować. Od przeszkody w odległości 2m echo wraca po 12ms. W tym czasie zdążyłbyś wykonać jakieś 120 pomiarów (przy 10ksps) co daje 120 punktów. Zaniedbując kilka pierwszych zaśmieconych samym nadawaniem miałbyś rozdzielczość odległości rzędu 2cm a to już coś widać.

[deshipu]

Może to się przyda: http://uglyduck.ath.cx/ep/archive/2014/01/Making_a_better_HC_SR04_Echo_Locator.html

[FlyingDutch]

3. Szerokość wiązki tego HC-cośtam jest rzędu 30°. Oznacza to, że pokazując mu obiekt który jest wystarczająco duży by wywołać echo (mały blisko lub większy daleko) możesz odchylać sobie to serwo o ±15° a wciąż będziesz dostawał echo z tego samego obiektu. Wszystko co jest w stożku widzenia i co odbija fale ultradźwiękowe wystarczająco dobrze wywoła echo. Nic nie wiesz o wielkości tego czegoś i nawet nie możesz wnioskować z analizy siły echa, bo tego nie dostajesz. Nie ma więc sensu robienie "radaru" w którym serwo precyzyjnie porusza się małymi kroczkami a na wykresie masz linie co stopnień. To nie jest punktowy dalmierz laserowy tylko wołanie w stronę lasu i czekanie na echo. Tym możesz co najwyżej wykryć, czy las jest i jak daleko.

EDIT: Żeby zrobić coś ciekawszego musiałbyś wyciąć z tego czujnika komparator wyjściowy i dobrać się do sygnału analogowego z odbiornika ultradźwiękowego. Gdybyś szybko próbkował amplitudę tego co wraca, miałbyś jakiś obraz przeszkód jakie impuls sondujący po drodze napotkał. Tych słabszych i tych silniejszych. Wyświetlanie tego w postaci wykresu 3D (lub kolorowego 2D) we współrzędnych biegunowych mogło by dać jakieś fajne efekty. Niestety przetwornik ADC z Arduino jest trochę wolny, choć można próbować. Od przeszkody w odległości 2m echo wraca po 12ms. W tym czasie zdążyłbyś wykonać jakieś 120 pomiarów (przy 10ksps) co daje 120 punktów. Zaniedbując kilka pierwszych zaśmieconych samym nadawaniem miałbyś rozdzielczość odległości rzędu 2cm a to już coś widać.

Cześć marek1707,

temat jest dla mnie bardzo interesujący, mam w związku z tym pytanie: Jak wykonać podobną analizę jak powyższa dla dość prostego laserowego czujnika odległości:

https://botland.com.pl/skanery-laserowe/10198-laserowy-czujnik-odleglosci-lidar-tfmini-uart-12m.html

To znaczy: Chciałbym zapytać jakiej rozdzielczości kątowej można się spodziewać dla tego czujnika laserowego (w podanym zakresie pomiarowym 0,3 do 12 m)? Jak należy podejść do analizy jego rozdzielczości kątowej?

Przyznam, że nie wiem jak wykonać taką analizę.

Pozdrawiam

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[marek1707]

Spróbuj przeczytać do końca stronę tego artykułu w Botlandzie. Masz tam podane podstawowe parametry i jest parę linków.

Z tego czujnika dostajesz nie tylko odległość od celu, ale i siłę sygnału więc możesz jakoś szacować ewentualny błąd pomiaru. Jeśli cel jest zawarty w stożku(?) FOV i zajmuje jego wystarczająco dużą część i ma wystarczająco duży współczynnik odbicia to czujnik go zauważy (bo powracająca energia musi być wystarczająca by wyzwolić detektor impulsów z wystarczająco dużym odstępem sygnału od szumu) i zmierzy odległość. Wszystko to jest uszczegółowione w karcie katalogowej produktu, do której link także masz na stronie sklepu.

Jeśli się tym "bardzo interesujesz" to staraj się także bardziej wnikać i czytać choćby dokumentację producenta. Dopiero po zapoznaniu się z tym materiałem można coś próbować się domyślać lub planować eksperymenty.

[FlyingDutch]

marek 1707,

dziękuję za odpowiedź. Myślę, że w długi weekend będę miał trochę czasu, aby przeczytać dokumentację od tego czujnika.

Pozdrawiam