Positionsverfolgungssystem für Frisbee

Ich versuche, einen intelligenten Frisbee für die Verwendung in Ultimate zu bauen . Ich möchte in der Lage sein, die Position des Frisbee auf einem Spielfeld mit ziemlich guter Genauigkeit (innerhalb von ~ 2 Fuß) zu verfolgen. GPS ist eine Möglichkeit, aber ich bin mir nicht sicher, ob es genau genug ist. Gibt es andere Technologien, die helfen würden, wie zum Beispiel ein System, bei dem ich Sender an den vier Ecken des Feldes aufstelle und einen Empfänger auf einem Frisbee platziere?

Sie müssen viel mehr Informationen bereitstellen. Sie sollten die Größe des Felds angeben; den Bereich, über dem Sie die Frisbee platzieren möchten. Möchten Sie nur, dass der Frisbee seinen Standort für eine spätere Analyse aufzeichnet, oder möchten Sie den Frisbee irgendwie finden können, wenn er sich auf dem Spielfeld verirrt? Wie lange (wie viele Stunden) muss es laufen, bevor es aufgeladen oder neue Batterien eingelegt werden? Haben Sie eine Gewichtsgrenze?
Ich denke, Sie müssen auch angeben, wie lang ein Fuß ist. Meine sind ziemlich groß, ich wette, Sie wollen mindestens "zwei kleine Mädchenfüße" genau sein.
Das Feld ist ungefähr 50 Meter mal 30 Meter groß. Ich möchte die Position der Frisbee in Echtzeit verfolgen und Daten drahtlos an einen Laptop zurücksenden, um die Flugbahn zu visualisieren, während sie fliegt. Wenn die Frisbee „ausserhalb der Grenzen“ fliegt, werden möglicherweise einige LEDs ausgelöst, um das Ausserhalb der Grenzen anzuzeigen.
Schauen Sie sich das Cricket-System vom MIT an. Es ist ein Ultraschall-basiertes Indoor-Ortungssystem.
Sie sollten einige der Dinge untersuchen, die die Disc-Golf-Leute mit genau diesem Problem machen. pdga.com/chips-discs-now-what

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Sie können dies möglicherweise mit einem TrackR-ähnlichen Low-Energy-Bluetooth-Tag tun, das in der Mitte der Frisbee befestigt ist, und dann vier oder mehr Lesegeräte entlang der Seitenlinien. Die Leser würden dann den Leistungspegel und die Triangulation verwenden, um die Position des Frisbees zu bestimmen.

Sie können Ultrabreitband ( UWB ) verwenden , aber ich denke, wenn Sie die Frage stellen, möchten Sie sich eigentlich nicht darauf einlassen.

GPS ist eine gute Wahl, sowohl in Bezug auf die Implementierungsfähigkeit als auch auf die geringen Kosten zum Experimentieren. Außerdem könnte dort ein robustes Frisbee-System an Discgolfspieler vermarktet werden. Es wird unter den von Ihnen erwähnten Präzisionsproblemen leiden.

Die wahrscheinlich beste Lösung ist Computer Vision . Es wird nicht einfach. Wenn Sie der Disc Elektronik hinzufügen möchten, können Sie auch UV-LEDs darauf platzieren und sie mit einem Wii-System zusätzlich zum Standard-Video-Tracking verfolgen.

Um die Computervision zu erweitern und einige sichtbare Kameras zum Verfolgen auf der Grundlage von Frisbee-Farben zu verwenden, können Sie auch IR-Kameras verwenden und die Disc einfach mit einem stark IR-reflektierenden Material bemalen, anstatt etwas zur Disc hinzuzufügen. Durch die Verwendung mehrerer Spektren wird das System bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen vielseitiger.

GPS hat eine relativ geringe Genauigkeit für jede Probe (in der Größenordnung von 5–10 Metern 2 Sigma [95 % der Werte]) bei 10 Hz. Ein Frisbee ist nicht langsam, daher wird es durch Mittelung (was die Positionsbestimmungsrate reduziert) zur Reduzierung des Konfidenzintervalls nicht geeignet.

Trägheitsmesseinheiten sind viel schneller und viel genauer, driften jedoch mit der Zeit (auch als "Random Walk" bezeichnet, aufgrund der doppelten Integration von Rauschen bei Beschleunigungen). Es kann für Sie akzeptabel sein, insbesondere wenn Sie sie regelmäßig mit einem absoluten Positionssensor zurücksetzen oder indem Sie die Frisbee an einer Stelle platzieren, deren Position genau bekannt ist. Die Datenfusion macht dies automatisch on-the-fly, das ist es, was GPS-Navigatoren tun, zusätzlich zum Verschieben der Position auf die nächste bekannte Straße.

Für genaue Absolutmessungen können Sie differentielles GPS (auch bekannt als d-GPS) verwenden, das eine feste Bake irgendwo auf dem Feld und eine drahtlose Verbindung erfordert. Dies kann eine Submeter-Genauigkeit von bis zu 15 cm erreichen.

Obwohl d-GPS perfekt für Sie ist, ist es normalerweise komplex und / oder teuer, daher würde ich empfehlen, sich IMUs mit mindestens 6 Freiheitsgraden zuzuwenden. Möglicherweise möchten Sie das System vom Frisbee-Spin (dh Lager) entkoppeln. In diesem Fall benötigen Sie eine IMU , die ein Magnetometer integriert, um die Winkelbewegung des Referenzrahmens des Beschleunigungsmessers im entkoppelten Zustand zu berücksichtigen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das Problem mit einer IMU auf einem Frisbee ist, dass Sie effektiv 1 Freiheitsgrad durch seine Drehung verlieren. Ich bin mir nicht sicher, wie sich das auf Ihre Fähigkeit auswirken würde, den Rest der notwendigen Integrationsarbeit zu leisten.
Gut erkannt. IMUs können jedoch in 6DoF-Versionen gefunden werden; und/oder das System kann auch von der Frisbee-Rotation entkoppelt werden (gute Peilung).
Aber wenn Sie es von seiner Drehung entkoppeln, verlieren Sie immer noch diesen Freiheitsgrad - Sie ignorieren nur alle Winkelbewegungen in dieser Ebene.
Das OP ist nur an der Position des Frisbee interessiert. Warum sollte er Informationen zur Winkelbewegung benötigen? Ich dachte, Sie beziehen sich auf die Änderung der Schleudergeschwindigkeit, die zu fehlerhaften Beschleunigungsmesswerten führen würde, die größer sind, je weiter der Sensor von der Mitte entfernt ist.
Um genaue 3D-Positionsdaten zu erhalten, müssen Sie alle 6 Freiheitsgrade nutzen. Der Beschleunigungsmesser misst immer in Bezug auf seinen eigenen Referenzrahmen, und Sie benötigen die Kreiseldaten, um zu verstehen, wie sich dieser Rahmen im Laufe der Zeit ändert und wie Sie den Schwerkraftvektor ausschließen können.
Sehr wahr, ich bin davon ausgegangen, dass sich der Frisbee immer in einer horizontalen Ebene bewegt, und habe es vergessen, aber sich daran zu erinnern, Ultimate zu spielen, beweist, dass es falsch ist ... Einige IMUs haben jedoch "9 Freiheitsgrade", indem sie ein Magnetometer hinzufügen und tun Eingebettete Datenfusion. Dies sollte für die Winkelbewegung auch entkoppelt vom Spin sorgen.

Ein Mikrocomputer mit einem Beschleunigungsmesser und einem drahtlosen Sender auf dem Frisbee kann seine 3D-Position berechnen und senden. Ich denke, es ist möglich, sie mit ausreichendem Gewicht zu konstruieren, außer der Batterie, da bin ich mir nicht sicher.

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