Indoor locatiebepaling

Ik ga een hobbyproject starten en ik ben op zoek naar iemand die me daar het komend jaar bij wil helpen.

Het doel is om indoor veel ontvangers te hebben (100 tot 1000) met ieder een RGB led. Afhankelijk van de locatie (~1m nauwkeurig) in de ruimte (ca 30x30m) moet de led een andere kleur kunnen worden. De configuratie voor de kleuren moet op afstand aangestuurd kunnen worden.

Ik dacht aan een stuk of zes RF zenders in de ruimte en een GPS-achtige locatiebepaling op de ontvangers. Ik denk dat dat theoretisch te doen moet zijn, misschien in combinatie met een STM chip. Ik weet wel wat van electronica, maar ik nog heel weinig van RF en microcontrollers.

Als die locatiebepaling lukt, is een klein beetje data verzenden om de LED aan te sturen vast ook geen probleem meer. Als het niet lukt om de locatie te bepalen wil ik alleen op afstand alle ledjes dezelfde kleur kunnen geven, als alternatief.

Een bijkomende uitdaging is om het geheel betaalbaar te houden. Vooral de ontvangers, aangezien dat om een paar honderd stuks zal gaan.

Vindt iemand het leuk om hier eens met mij over te brainstormen en te kijken of/hoe we dit voor elkaar kunnen krijgen? Het is een hobbyproject waar waarschijnlijk niks mee te verdienen valt, maar wie weet kunnen we er later een commercieel project van maken als het lukt :)

Het wordt in ieder geval niet makkelijk. De ontvanger moet dan het tijdsverschil tussen de diverse signalen bepalen om te weten waar 'ie is...
(je hebt het dan over zeer korte tijden, iets van 3nS/mtr. En alle zenders moeten exact gesynchroniseerd zijn)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
RAAF12

Golden Member

Of Lidar nemen dat is een stuk nauwkeuriger op de korte afstand. Zoiets?
https://www.dfrobot.com/search-lidar.html

Ja, ik dacht van de zenders ook ontvangers te maken, zodat ze onderling hun afstand kunnen bepalen. Of desnoods meten we dat met de hand in en sturen we de locatie naar de zenders, zodat ze weten hoe ver weg ze zijn van de hoofdzender en wat hun delay moet zijn om een signaal door te sturen.

Maar inderdaad, radiogolven gaan vrij snel ;) Geen idee of dat kan, synchroniseren en meten in de orde van nanoseconden. Het is een vrij luidruchtige omgeving, daarom kan het niet met geluid.

Eventueel zou het op signaalserkte kunnen. Dat wordt nooit zo nauwkeurig natuurlijk, maar dat is niet zo heel erg. Met meerdere zenders op verschillende golflengten wordt het misschien weer iets beter...

Dat zou inderdaad een goed idee zijn @RAAF12, maar dat wordt veel te duur voor een paar honderd stuks en dan zitten ze elkaar waarschijnlijk in de weg.

Misschien dat het zou kunnen met zoiets als HTC Vive Lighthouse.

Als ik je openingspost lees, is mijn eerste gedachte: "op naar het whiteboard en tekenen!". Nu hebben we dat hier niet, dus zou een tekening met alle elementen een idee zijn? Nu roept het bij mij meer vragen op dan dat er antwoorden komen.

- Die leds zijn alleen ontvangertjes van R, G en B waardes?
- Wat doen die 6 zenders, wat is het idee daarvan?
- De locatie van wat bepaald nu de kleur van al die LEDs?
- Zijn er 6 locaties die samen de kleur bepalen?

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein
Hensz

Golden Member

Op 30 december 2019 17:14:21 schreef Astone:
Het is een vrij luidruchtige omgeving, daarom kan het niet met geluid.

Dat kan wel, ga ultrasoon. Je wilt sowieso geen geluid dat iemand (mens of dier) kan horen. Blijf dus boven de 50 kHz.
Qua kosten voor de hardware zijn er in vergelijking tot radiobakens weinig verschillen. Op één punt na: Je processor kan een stuk langzamer zijn om toch nauwkeurig een positie te bepalen. Dat scheelt kosten voor processors, HF-versterkers en de voeding.
Ik denk ook dat werken met geluid minder hoofdbrekens oplevert, alles gaat een miljoen keer langzamer.
Ik denk ook dat je je geen zorgen hoeft te maken dat er geen uitdaging meer overblijft! :+

Don't Panic!

@Hensz, misschien moet ik dat toch doen dan idd... Het leek me lastig om het juiste signaal er weer uit te filteren als er veel achtergrondgeluid is, maar dat zou natuurlijk wel moeten kunnen. Heb jij daar ervaring mee?

Ultrasoon zou kunnen. Je moet wel bedacht zijn op objecten in de ruimte. Die kunnen voor reflecties, dempingen en interferenties zorgen.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

De ruimte is redelijk gedempt, voor hoorbaar geluid, maar ik zal even moeten uitzoeken of er niet andere apparaten zijn die hoogfrequent geluid uitzenden of daardoor verstoord raken. Er is vast wel een frequentiebereik dat ik kan gebruiken.

P.S. Sorry dat het een beetje vaag klinkt allemaal, maar ik heb afgesproken de uiteindelijke toepassing nog niet kenbaar te maken, vandaar dat het misschien wat abstract overkomt.

Hensz

Golden Member

Dat heb je met HF in principe ook. Voordeel van ultrasoon is dat de transducer van nature al enigzins richtingsgevoelig is. Dat kan overigens ook als nadeel uitpakken.

Ik heb geen ervaring, anders dan dat ik wel eens een systeem er mee heb zien werken, o.a. een draadloze tekentablet.

Don't Panic!
Sine

Moderator

De systemen die daar commercieel al voor bestaan gebruiken vaak IR spots met gemoduleerd licht. (denk aan de armbandjes op concerten en festivals)

Als je een grid van deze spots maakt kun je ze per sectie aansturen.

Bijkomend voordeel is dat de benodigde elektronica aan de ontvangende kant extreem simpel kan zijn.

[Bericht gewijzigd door Sine op 30 december 2019 18:55:18 (31%)]

Ga hier eens kijken, een schat aan informatie..

KGE

Golden Member

Is het de bedoeling om de LED's afhankelijk van de locatie een andere kleur te geven of om ze simpelweg individueel aan te kunnen sturen (ongeacht de locatie) ?

Individueel aansturen kan simpelweg door elke LED (ontvanger) een unieke code/nummer te geven waar deze op reageert maar daarmee weet je niet waar die is.
Dan kun je op één frequentie (433 of 866 MHz bijv.) dat nummer plus de kleur uitzenden.

Met verschillende kleine zenders (aan het plafond) zou je een gecombineerde mini zend/ontvanger bij elke LED kunnen zetten die meldt wie hij is (code/nummer) en van welke zender (ook weer code/nummer) hij het sterkste signaal ontvangt.

Je zou ook bijvoorbeeld op de plaats waar de leds rood moeten zijn een 'rode' zender neer kunnen zetten. Bij ontvangst daarvan gaat de led rood branden.
Op de 'groene' plaats staat een zender die de led groen laat branden. Enzovoorts.
Loop je nu van de rode naar de groene plaats, dan verandert de kleur van de led van rood naar groen, via de tussenliggende kleuren.

Of je dit nu met radiogolven doet, of met ultrasoon, of met inductie (spoeltjes), dat maakt voor het principe niet zoveel uit.

Als je zenders genoeg vermogen hebben zou de led zelfs geen eigen voeding nodig hebben, maar tegenwoordig vinden we zulke zendvermogens overdreven. Niettemin, de 'ontvanger' zou in dit geval best eenvoudig worden.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 30 december 2019 18:27:13 schreef Astone: P.S. Sorry dat het een beetje vaag klinkt allemaal, maar ik heb afgesproken de uiteindelijke toepassing nog niet kenbaar te maken, vandaar dat het misschien wat abstract overkomt.

Het scheelt dat die niet moeilijk te raden is; 95% zeker gaat het over een concert of andere voorstelling, waarbij je het publiek armbandjes o.i.d. met LEDs wilt geven waarmee je patronen kunt maken.

Als dat klopt, mis ik nog een paar belangrijke eisen in het pakket: hoe groot mag het zijn, en wat mag het kosten? Zonder een idee van een budget wordt het moeilijk...

Zoals gezegd is het probleem van "GPS-achtig" dat GPS gebaseerd is op tijdverschillen, en het is dus erg lastig om een nauwkeurigheid te krijgen die ongeveer gelijk is aan echte GPS (+/- 1m) met simpele en goedkope elektronica, zeker als je nog last krijgt van reflecties en dus signalen die via meerdere paden aankomen.

Je zou iets met de relatieve veldsterkte kunnen doen van de meerdere zenders, maar ook dat is niet bepaald eenvoudig. Als je een compleet geïntegreerde RF front-end kunt gebruiken heb je misschien nog een kans, anders gaat het echt niet lukken, met beperkte tijd, ruimte, kennis en ervaring. Je bent dan dus beperkt tot wat je kunt inkopen; van simpele 433MHz zender/ontvangers, Bluetooth Low Energy, Zigbee, XBee, Z-wave, etc.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Hartelijk dank voor alle suggesties. Jullie zitten er inderdaad niet ver naast qua toepassing ;) Ik ga eens wat experimenten doen en ik zal laten weten wat het geworden is, of als ik nog wat input kan gebruiken.

Ik zocht eigenlijk vooral iemand die het leuk vindt om dit samen te gaan ontwikkelen de komende maanden en die er meer verstand van heeft dan ik ;) Mocht iemand daar interesse in hebben...

EDIT: ik ben te bereiken via e-mail (zie profiel-pagina)
https://www.circuitsonline.net/forum/user/69237

vergeten

Golden Member

Ik raad je aan om je e-mail adres hier weg te halen dmv de editknop, en zet het in je profiel!
(het staat daar grafisch en is niet voor mail-scanners bereikbaar)
Het kan je zomaar veel spam en andere ellende schelen. :)

Doorgaans schrijf ik duidelijk wat ik bedoel, toch wordt het wel anders begrepen.

Op 30 december 2019 16:55:00 schreef Astone:
Een bijkomende uitdaging is om het geheel betaalbaar te houden. Vooral de ontvangers, aangezien dat om een paar honderd stuks zal gaan.

Mijn voorstel: plaats 4 tot <veel meer> cameras zodanig dat ze alle hoeken van de ruimte kunnen zien. Vervolgens moet je voor iedere pixel de lijn vinden die hij bekijkt. Door nu met de kleuren van de leds te spelen kan je de ontvangers identificeren. Dus als je zorgt dat iedere module 2 periodes van 30ms in iedere 2 seconden uit is, maar per module verschillend, dan kan je met beeld-verwerking de boel herkennen (dan moeten de klokken gelijk lopen, of je moet een sync-pulsje van b.v. 1/15e sec gebruiken).

Met een camera heb je effectief voor een tientje een paar miljoen sensors! Dat is een goedkope manier om een hele hoop sensors te kopen. (rpi camera kost op ebay minder dan een tientje.)

Sorry, tijd om je structureel te helpen heb ik niet.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

@vergeten, thnx, ik heb het aangepast.

@rew Wat een goed idee, dat ik dat zelf niet bedacht heb _/-\o_ (ik ben AI / computer vision programmeur 8)7)

Daar ga ik nog wat verder over nadenken... Ik kan bijvoorbeeld ook een sync request broadcasten via RF, dan elke client zijn id laten weergeven met (IR) flitsjes, dat met een of meerdere camera's analyseren en vervolgens de locaties van alle clients broadcasten via RF. Leuk leuk, thnx :)

DecaWave heeft de perfecte oplossing. Dit gebruikt ultra-wide-band voor de positiebepaling en communiceren doe je via Bluetooth. Op hun module zit zowel de UWB radio als een Nordic nRF52832. Bovendien valt de prijs zeer goed mee.

Ik heb er zelf een demokit van met 12 transceivers en haal bij een korte test en slechte kalibratie ongeveer +-30cm nauwkeurigheid.

Mvg,
Daan

Het idee van REW is inderdaad een goed idee. Kostentechnisch red je het anders echt niet als je losse zendontvangertjes gaat gebruiken.

Ook omdat je dus zelf de software kunt creeren.

(ik ben AI / computer vision programmeur 8)7)

Theoretisch begrijp ik het idee van REW maar de softwarematige uitvoering van het idee lijkt me erg lastig. Dat zou ik niet zo zien zitten. Als computer vision programmeur zou jij dat wel moeten kunnen.

De software is inderdaad niet echt triviaal, maar als dat nou precies is waar de TS ervaring mee heeft, klinkt dat als een kansrijke optie! Communiceren en patronen maken is allemaal niet verschrikkelijk moeilijk, de positiebepaling is het lastigste stuk.

Tijdsynchronisatie tussen de camera's en ontvangers is nog wel belangrijk, tenzij je de LEDs steeds voor meer dan 1 frame uit laat, op 60Hz dus 25ms of zo, is hij gegarandeerd uit voor 1 frame, je weet alleen niet precies welke, en af en toe 25ms uit zie je vast niet. Je hebt ook niet perse elke seconde een nieuwe fix nodig, lijkt me.

Afhankelijk van het aantal modules, de complexiteit en snelheid van de patronen die je wilt weergeven zul je meer of minder data bandbreedte nodig hebben. Misschien kun je dat met IR doen, dan is elke module niets meer dan een knoopcel, RGB LED, IR ontvanger, en simpele microcontroller met 4 I/O pinnen (dat kan dus bijvoorbeeld een ATTINY9 zijn, in een SOT23-6). Dat is samen zo'n 2 euro aan onderdelen, zonder de PCB en productiekosten. De software is dan aan beide kanten ook simpel (buiten de beeldverwerking), maar de bandbreedte is ook erg beperkt, in de orde van grootte van een paar honderd bits per seconde.

Als je de radio niet nodig hebt voor de plaatsbepaling, kun je redelijk vrij iets kiezen. BLE, XBee en Zigbee liggen redelijk voor de hand, maar je hebt op de modules alleen ontvangers nodig, en maar één vaste zender, dus misschien kun je dat gebruiken om het simpeler en goedkoper te maken.

Wellicht is dit nog nuttige inspriratie: https://hackaday.com/2018/12/21/radio-gets-ridiculous/

De optie van Totale Beginner is misschien ook nog een goede, maar dat klinkt alsnog best kostbaar, en zo'n module is misschien beperkend voor de formfactor, maar dat kunnen we niet beoordelen als de TS daar niets over zegt. Als dat wel binnen de beschikbare ruimte en budget past, is het natuurlijk wel handig dat iemand anders de grootste problemen al voor je opgelost heeft!

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Sine

Moderator

Het kan aan mij liggen ... maar je bent iets laat bij de wedstrijd ... het bestaat al.

https://www.youtube.com/watch?v=gpy-imy82XQ

Dat het al bestaat is niet altijd een goede reden om iets niet zelf te willen maken. Er bestaan prima labvoedingen, en toch heb jij er zelf meerdere ontworpen. Waarom zou je dat doen?

Daarbij is mij niet duidelijk of die Xyloband een systeem heeft om de positie te bepalen, of dat elke band simpelweg een adres heeft of toegewezen is aan een rij en kolom in zo'n stadion. Dat zou wel verklaren waarom de bandjes al op de stoelen gehangen zijn, en niet bij binnenkomst uitgereikt worden.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken