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Fragen und Antworten zum Thema Funk


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 [ 11 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1,
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: Funkpeilung
Hallo zusammen,

ich weiß nicht recht ob das hier passt, aber da die meisten hier ja Ahnung von Antennentechnik und Funktechnik haben dachte ich mir, ich probiere es mal in diesem Forum:

Ziel ist es, einen Modellhelikopter (Quadrocopter) über einen "Peilsender" einer Person automatisch folgen zu lassen. Die Person und damit der Peilsender sendet permanent seine Position an den Quadrocopter, die dieser dann anfliegt. Das ganze soll für relativ schnell bewegte Objekte (bis 50km/h) funktionieren.

Das ganze klappt natürlich per GPS (-Beacon), jedoch nicht mit der Genauigkeit die ich mir vorstelle (außerdem ist GPS auch nicht immer verfügbar).


Hat jemand von euch eine Idee wie man das ganze per "Peilsender" lösen könnte? In alten Filmen kennt man das ja, dass man einen Peilsender an das zu verfolgende Objekt anhaftet und dieses dann ortet.

1) Funktioniert so etwas überhaupt?

2) Ich bräuchte quasi einen Emitter der ein Radiosignal aussendet und entsprechend viele Antennen?

3) Gibt es solch ein System zu kaufen? Habe leider nichts gefunden im Internet

4) Wieviele Antennen benötige ich denn zur exakten Positionsbestimmung? Mindestens 3? --> Dann müsste ja für den Quadrocopter bekannt sein, wo die Antennen stehen um seine und die Position des Peilsenders ständig zu berechnen?

5) Was bestimmt mir die Reichweite solch eines Systems?


Vielleicht hat mir ja jemand ein paar Tipps was ich zur Verwirklichung von solch einem System benötige.

Vielen Dank und Grüße

Schmankerl


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Funkpeilung
[quote]
1) Funktioniert so etwas überhaupt?
[/quote]
Ja, unter umständen schon. Es gibt tolle videos von div. Uni's die Quadrokopter in geschlossenen Hallen in Formation fliegen lassen, wobei der Abstand zueinander konstant bleibt. Allerdings benutzen die eher optisches Tracking mit Kameras.

[quote]
2) Ich bräuchte quasi einen Emitter der ein Radiosignal aussendet und entsprechend viele Antennen?
[/quote]
Das Ding wird nicht umsonst PeilSENDER genannt. Was du brauchst ist ein Sender der ein (von dir) definiertes Signal aussendet welches (von dir) im Empfänger wieder erkannt wird.

[quote]
3) Gibt es solch ein System zu kaufen? Habe leider nichts gefunden im Internet
[/quote]
Ein fertiges System für deinen Einsatzzweck wird es sicher nicht geben.
Du müsstest auch genauer bestimmen unter welchen bedingungen der Quadrokopter der Zielperson folgen soll und was die Umgebungseinflüsse sind. auf 2 cm genau, auf 10 cm genau, reicht es wenn der quadrokopter irgendwo im Umkreis von 100m ist ? Bei 100m wäre auch GPS tracking möglich.

[quote]
4) Wieviele Antennen benötige ich denn zur exakten Positionsbestimmung? Mindestens 3? --> Dann müsste ja für den Quadrocopter bekannt sein, wo die Antennen stehen um seine und die Position des Peilsenders ständig zu berechnen?
[/quote]
Du kannst auch mit einer einzigen Antenne die Position von einem Sender bestimmen. Dies wird bei der Amateurfunk-Fuchsjagt häufig gemacht. Auch die meisten Radar-Systeme benutzen nur eine einzige Antenne.
Ähnlich wie bei Radar-Systemen zur Flugüberwachung kannst du entweder eine Bodenstation aufbauen von der aus die Position beider beweglicher Ziele bestimmt wird und dies denen mitteilen. oder wie ein on-board-radar im Flugzeug kannst du das System im Verfolgenden Fahrzeug unterbringen. In dem Fall bekommst du natürlich nur die relative Position.

[quote]
5) Was bestimmt mir die Reichweite solch eines Systems?
[/quote]
Die Sendeleistung deiner Sendevorrichtung und die Empfangsempfindlichkeit deines Empfängers. Meist ist dies auch an den Antennengewinn gekoppelt und nicht zuletzt an gesetzliche Bestimmungen.

Ein Heliumballon an den du zwei Schnüre ranmachst, eine kurze für den Quadrokopter und eine lange für die zu verfolgende Person dürfte um einige Grössenordnungen einfacher und billiger zu lösen sein.

Ebenfalls dürfte es einfacher sein der Person einfach eine Mütze mit einem optischen Marker aufzusetzen welchen du dann mit einer Kamera verfolgst. Damit ist dann auch die bestimmung der Ausrichtung möglich, welches mit Funk etwas schwieriger ist.

Ich würde dir generell zum optischen Tracking raten für deine Aufgabenstellung.


  
 
 Betreff des Beitrags:
Ich habe mir heute früh Preise von dem Spielzeug angesehen (u.a. pearl.de; conrad.de). Bei den preiswerten steht dabei 7 Min Flugdauer, dann ist der Saft weg. Es ist ja auch ein Gewichtsproblem des Copters. Ich vermute mal, daß da nicht viel nennenswertes dran gepackt werden kann. Eine GPS Lösung wäre m.E. sinnvoller, d.h. Copter ebenfalls mit GPS und Kamera. Die beiden GPS-Signale könnten leicht empfangen werden und entspr. der Copter gesteuert werden (manuell oder via PC-App). Mich reizt das Speilzeug ebenfalls, aber ......
73 Peter


  
 
 Betreff des Beitrags:
Ok vielen Dank schonmal für eure Antworten.

Optische Lösungen habe ich auch schon recherchiert, sind aber für so hohe Geschwindigkeitsbereiche noch nicht ausgereift genug. Habe dazu schon diverse Publikationen und Recherchen durchgeführt.

Wen es interessiert: "A Quadrocopter Hovering Above a PersonWearing a Modified Cap" ist eine gute Veröffentlichung von einem Herrn Wenzel.



[quote]Du müsstest auch genauer bestimmen unter welchen bedingungen der Quadrokopter der Zielperson folgen soll und was die Umgebungseinflüsse sind. auf 2 cm genau, auf 10 cm genau, reicht es wenn der quadrokopter irgendwo im Umkreis von 100m ist ?[/quote]

Beispielsweise soll der Quadrocopter einem Skifahrer folgen können. Das heißt er schwebt vielleicht ca. 5-10m über dem Skifahrer (50km/h) und nimmt dann Videos auf. Von dem her dürfte mit einem entsprechenden Objektiv der Kamera eine Genauigkeit von vielleicht +/- 1m genügen.

[quote]Ein fertiges System für deinen Einsatzzweck wird es sicher nicht geben. [/quote]

Und wie stelle ich mir das als Laie zusammen? Habt ihr mir da Tipps? Oder an wen könnte ich mich dazu wenden?

[quote]Du kannst auch mit einer einzigen Antenne die Position von einem Sender bestimmen.[/quote]

Wie funktioniert das? In wikipedia habe ich etwas über "minimumpeilung" gelesen, indem ich die Antenne in die entsprechende Richtung halte.


Ich habe mir das ganze so vorgestellt: ich stelle Antennen auf einer Skipiste auf und habe dann einen Peilsender am Fuß. Meine Position wird dann an den Quadrocopter geschickt der diese dann anfliegt. Der Quadrocopter muss dann allerdings auf wissen wo er sich relativ zu mir befindet.

Das ganze ist eine Semesterarbeit in der ich verschiedene Methoden recherchieren, vorstellen und bewerten soll. Deshalb die Idee mit dem Peilsender...


  
 
 Betreff des Beitrags:
Bei der GPS Genauigkeit solltest Du etwas nach recherchieren. M.E. ist bei den gewünschten geringen Entfernungen der Fehler bei beiden Objekten nicht so weit auseinander (d.h. fast gleiche absolute Fehler der Geo-Daten). Dich interessieren ja nur relative Koordinatenabstände und die Fehlerquellen sind für beide gleich. Die 30m gelten für absolute Geo-Koordinaten, zu denen im wesentlichen Ausbreitungsbedingungen und SAT-Pos Fehler gehören. Die GPS Geschichte dürfte auch so weit miniaturisiert sein, daß es möglich sein sollte.

Bei allen anderen Lösungen (Peilantenne .... ) vermute ich Gewichtslimits.
73 Peter


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote]
[quote]Du kannst auch mit einer einzigen Antenne die Position von einem Sender bestimmen.[/quote]

Wie funktioniert das? In wikipedia habe ich etwas über "minimumpeilung" gelesen, indem ich die Antenne in die entsprechende Richtung halte.
[/quote]
Genau so. Du hälst die Antenne in unterschiedliche Richtungen und dort wo dein Signal am stärksten ankommt aus der Richtung kommt das Signal vermutlich. Ob du das mit der Hand machst und mit den ohren auf die Lautstärke achtest oder ob du das mit einem Motor machst und irgendein Gerät auf die Signalstärke achtet ist dabei unerheblich.

Nachdem du die Richtung hast musst du die Entfernung bestimmen. Bei Radar wird dafür ein pseudo-zufallssignal erzeugt und beim Empfang nach der Reflektion am Zielobjekt wieder verglichen. Damit kann man die Laufzeit des Signals messen und durch die Lichtgeschwindigkeit ergibt sich dann die Entfernung.

Ein alternativer Ansatz ist es einfach von zwei unterschiedlichen Orten aus die Richtung zu bestimmen und dann zwei linien auf einer Landkarte ziehen. Wo sich die Linien kreuzen muss der Sender sein. Hierfür muss aber im gegensatz zum klassichen Radar am Zielobjekt ein Sender eingebaut sein.

[quote]
Ich habe mir das ganze so vorgestellt: ich stelle Antennen auf einer Skipiste auf und habe dann einen Peilsender am Fuß. Meine Position wird dann an den Quadrocopter geschickt der diese dann anfliegt. Der Quadrocopter muss dann allerdings auf wissen wo er sich relativ zu mir befindet.

Das ganze ist eine Semesterarbeit in der ich verschiedene Methoden recherchieren, vorstellen und bewerten soll. Deshalb die Idee mit dem Peilsender...[/quote]
Dein Ansatz mit vielen Antennen lässt eher vermuten das du etwas in richtung Dopplerpeilung machen willst. Geht natürlich auch. Allerdings musst du dich in die Theatik etwas mehr einlesen. Du kannst bei Dopplerpeilung die Antennen nicht beliebig in die Landschaft verstreuen. Die müssen da eher fein säuberlich mit festen Abständen aufgestellt sein die sich aufgrund von physikalischen Eigenschaften der Funkwellen ergeben. Du kannst auch nicht einen einfachen Träger senden, da dann die Dopplerpeilung nicht oder nur bedingt funktioniert. Eher muss es wieder ein Komplexes Signal sein bei welchem jede Periode der Schwingung etwas anders aussieht. Erst dann kann der Empfänger entscheiden ob an Antenne 2 das Signal im vergleich zu Antenne 1 um eine zwei oder drei Perioden später ankommt. Zudem ist die Dopplerpeilung auch wieder nur eine Bestimmung der Richtung, nicht jedoch der Entfernung.

Eine weitere alternative mit vielen Antennen ist einfach nur die Signalstärke zu messen, aber das dürfte eher zu miesen Ergebnissen fürhren. Da Signale an allem möglichen reflektiert oder geschlukt werden können (Gerade bei Wassereis auf der Skipiste) und somit die reine Signalstärke nicht unbedingt etwas über die Entfernung aussagen kann.


  
 
 Betreff des Beitrags:
Die ganze Peilerei ist in Bodennähe problematisch. Selbst bei Dopplerpeilungen wird die Richtung springen. Bei Antennenpeilungen im portablen Format (keine Radarschüssel oder 2-5m lange Yagi) von Bodenstationen aus zu einem Sender am Boden ist ein Peilfehler von 5-10° völlig normal, da das Sendesignal in unmittelbarer Umgebung bereits reflektiert wird (max 2m Antennenhöhe auf dem Kopf). Außerdem werden normale Empfänger sehr leicht im "Nahfeld" übersteuert und es gibt einiges dazu beim RX zu beachten.

@chippy: schau Dir mal Großraumpeil-Wettbewerbe an, z.Bspl. Zugspitze DB0ZU Wettbewerbe, und die Ergebnisse...... Eine Genauigkeit von 1m kannst Du mit der Methode vergessen. Es würde allenfalls Sinn machen, wenn der Copter per Dopplerpeilung arbeitet, aber dazu muß er ein Minimum an Equipment mitschleppen, evtl. sind 2 Antennen noch zu ungenau.

@Schmankerl: bei einer Dopplerpeilung werden min. zwei fest installierte Antennen "elektrisch rotierend geschaltet", um die Richtung festzustellen. Die Genauigkeit ist um so besser, je mehr Antennen beteiligt sind. Frag Dich doch mal in Deiner Nachbarschaft durch, wann wieder ein Peilwettbewerb ist und schau Dir das an.
73 Peter


  
 
 Betreff des Beitrags:
Ich würde selbst niemals auf die Idee kommen direkt am quadrokopter die Peilung durchzuführen. Ich bin nur auf die Idee von Schmankerl eingegangen.
Eine Peilung von aussen, von beiden Zielen; Skifahrer und Quadrokopter, scheint um einiges sinvoller. Der unterschied kann dann benutzt werden um den Quadrokopter fernzusteuern.
Aber das sind alles nur theoretische Überlegungen. Die Praktische Umsetzung wird sicher viel zu kompliziert um mal eben auf die schnelle umzusetzen (im Rahmen einer Semesterarbeit). Ein erfahrener Quadrokopterpilot wird sein Fluggerät viel präziser und effizienter steuern können.
Daher hatte ich ja eingangs noch das optische Tracking vorgeschlagen. Aber Schmankerl wollte ja unbedingt eine Funklösung.


  
 
 Betreff des Beitrags:
Habe ich auch so verstanden, ich wollte nur evtl. Illusionen bei Schmankerl dämpfen :-) . 73 Peter


  
 
 Betreff des Beitrags:
Okay vielen Dank für eure ausführlichen Antworten, das hilft mir aufjedenfall weiter!

[quote]Dein Ansatz mit vielen Antennen lässt eher vermuten das du etwas in richtung Dopplerpeilung machen willst.[/quote]

Das war nur so ein Gedankengang, je mehr Antennen (vgl.: je mehr Satelliten) desto genauer wird das ganze vielleicht.

[quote]Allerdings musst du dich in die Theatik etwas mehr einlesen.[/quote] Dopplerpeilung: Könnt ihr da vielleicht eine gute Literatur empfehlen?

[quote]Ein alternativer Ansatz ist es einfach von zwei unterschiedlichen Orten aus die Richtung zu bestimmen und dann zwei linien auf einer Landkarte ziehen. Wo sich die Linien kreuzen muss der Sender sein. Hierfür muss aber im gegensatz zum klassichen Radar am Zielobjekt ein Sender eingebaut sein. [/quote]

Das hört sich doch interessant an. Ist so etwas realisierbar und was für einen Sender bzw. Antennen benötige ich konkret dafür dann?



[quote] schau Dir mal Großraumpeil-Wettbewerbe an, z.Bspl. Zugspitze DB0ZU Wettbewerbe, und die Ergebnisse...... Eine Genauigkeit von 1m kannst Du mit der Methode vergessen. Es würde allenfalls Sinn machen, wenn der Copter per Dopplerpeilung arbeitet, aber dazu muß er ein Minimum an Equipment mitschleppen[/quote]

Minimumequipment bedeutet?

[quote]Daher hatte ich ja eingangs noch das optische Tracking vorgeschlagen. Aber Schmankerl wollte ja unbedingt eine Funklösung.
[/quote]

Ich will das nicht unbedingt :) ich soll nur verschiedene Methoden vorstellen und bewerten ;-)

[quote]Eine Peilung von aussen, von beiden Zielen; Skifahrer und Quadrokopter, scheint um einiges sinvoller.[/quote]

Aber genau das ist ja das mit den Antennen?


Danke für eure Hilfe jungs!


  
 
 Betreff des Beitrags:
[quote]...[quote] schau Dir mal Großraumpeil-Wettbewerbe an, z.Bspl. Zugspitze DB0ZU Wettbewerbe, und die Ergebnisse...... Eine Genauigkeit von 1m kannst Du mit der Methode vergessen. Es würde allenfalls Sinn machen, wenn der Copter per Dopplerpeilung arbeitet, aber dazu muß er ein Minimum an Equipment mitschleppen[/quote]Minimumequipment bedeutet?[/quote]Mehr als eine Antenne, Steuerungs-/Schalter-Einheit für die Antennen, Empfänger, Auswerte-Einheit (µPC). Ein Dopplerpeiler erspart Dir lediglich das Drehen einer Peilantenne. Irgendwo müssen die Daten dann ja wohin, d.h. per Sender oder direkt an eine Flugsteuerung.

Übrigens: bei GPS-Sat werden mit einer Antenne mehrere SAT-Kanäle parallel verarbeitet. Du brauchst min. 4 für Geo-Koord. plus Höhe. Die ersten GPS-Handgeräte hatten teilweise nur einen Empfangskanal und es dauerte ..... Heute bekommst Du 8+ Kanäle nachgeworfen. Ein GPS Tracker hat Streichholzschachtel-Format.

Google doch bitte mal mit "Funkpeilungen" oder http://de.wikipedia.org/wiki/Terrestrische_Navigation und weiteres durch. Die Probleme sind fast die gleichen, bei Funk kommen noch Reflektionsprobleme hinzu, die nicht so gut erkennbar sind wie bei einer optischen Peilung. Funk ist m.E. nicht Dein primäres Problem. Du kannst auch genau so gut auf die rote Mütze und Bildverarbeitung umsteigen. Es gibt genügend Waffensysteme mit diversen Verfahren, aber die wiegen etwas mehr als Dein Copter. Ich habe noch ein paar "eigene Semesterarbeiten" in nächster Zeit und möchte Dir nur ungern alle Recherchen ersparen :-) . D.h. ich blende mich langsam aus.

73 Peter


  
 

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