Domanda:
Ottenere le coordinate di un dispositivo in uno spazio 3D
Rckt
2012-11-04 06:15:20 UTC
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Voglio creare un dispositivo che conosca se stesso le coordinate x e y in uno spazio 3D, ad esempio in una stanza. Posso spostare il dispositivo ovunque nella stanza, ma ho solo bisogno delle coordinate xey. È comunque possibile farlo utilizzando accelerometri e / o giroscopi? In caso contrario, qual è il modo più semplice per farlo?

--Edit--

Ecco i dettagli. Il dispositivo sarà una specie di penna elettronica. Quando disegno qualcosa sul muro con quel dispositivo, voglio che venga disegnato anche sullo schermo del mio computer. La dimensione della parete è fissa. Quindi, un IMU può fornirmi le coordinate precise sul muro durante il periodo di disegno di poche ore. In caso affermativo, quale dovrebbe essere la precisione o la sensibilità dell'IMU?

devi aggiungere un po 'più di dettagli su ciò che stai cercando di fare se vuoi ottenere una risposta utile ...
Ho aggiunto i dettagli.
Un po 'come una SMART Board? https://en.wikipedia.org/wiki/Smart_Board
Tre risposte:
Samuel
2012-11-04 14:33:11 UTC
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Ho effettivamente pubblicato un articolo su questo un paio di anni fa. È davvero difficile tracciare oggetti all'interno con una IMU. Come accennato in precedenza, l'unico modo pratico per farlo è con gli aggiornamenti. Ho utilizzato tag RFID passivi per aggiornare la posizione della mia IMU a bassissimo costo (prototipo inferiore a $ 100). L'IMU funziona per brevi periodi in modo accurato ma inizierà a spostarsi, tutto ciò di cui ha bisogno è di passare occasionalmente vicino a un tag RFID che ha un ID univoco e una posizione ad esso associati. A quel punto non solo conosci la tua posizione attuale, puoi eseguire una trasformazione affine sul tuo percorso precedente per ottenere un'immagine più accurata di dove ti trovavi. La tua domanda è un po 'vaga sulla tua applicazione (stavo monitorando gli esseri umani), ma forse questa resa dei conti con gli aggiornamenti fiduciali RFID potrebbe funzionare per te. Il documento si chiama "Localizzazione indoor utilizzando il dead reckoning dei pedoni aggiornato con fiducial basati su RFID" se si desidera consultarlo. Potrebbe darti ispirazione almeno per il tuo metodo.

Grazie per la tua risposta. Ho modificato e aggiunto alcuni dettagli. Potresti aiutarci?
Ah, ben visti i dettagli penso che un fiducial IMU aggiornato non sia la migliore implementazione. In realtà non è necessario tracciare uno spazio 3D e questo è un problema molto più semplice. Per una smart board fai-da-te, una configurazione della fotocamera a infrarossi probabilmente funzionerebbe meglio. Per riferimento controlla [il lavoro di Johnny Chung Lee] (http://johnnylee.net/projects/wii/) con Wiimotes. Penso che sarebbe più facile che entrare nel filtro di Kalman richiesto per le IMU.
Grazie per il tuo diverso punto di vista sul problema. Ma non voglio usare una cam. Quindi, se pensi che sia possibile con un'IMU, quale dovrebbe essere la precisione dell'IMU? Potresti offrire un modello per me?
Sicuro. Penso che sia meglio quando inizi a utilizzare un'IMU che avrà un buon supporto dalla comunità, ad esempio, [questo da Sparkfun] (https://www.sparkfun.com/products/10736?) . È un 9DOF, ma in realtà penso che troverai il magnetometro abbastanza inutile al chiuso. È anche grande, quindi se sei abbastanza a tuo agio con i sistemi incorporati e desideri utilizzare il tuo, ti consiglio [MPU60X0 di Invensense] (http://www.invensense.com/mems/gyro/mpu6050 .html) e un microcontrollore MSP430 di TI. La lavorazione è la parte più difficile. Sei bravo con la matematica avanzata?
L'MPU-6050 è SPI o I2C, avrai bisogno di una sorta di microcontrollore per parlarci. So per certo che può funzionare. Tuttavia, devi renderti conto che questo non è un tipo di cosa che ti fa semplicemente agganciare e fare quello che vuoi. L'IMU ti fornirà valori grezzi di accelerometro e giroscopio non elaborati che dovrai integrare rispetto al tempo (doppia integrazione per l'accelerazione e singola per il giroscopio poiché è velocità angolare). Se non hai una significativa esperienza di progettazione incorporata e di elaborazione del segnale e non riesci a comprendere facilmente il filtro di Kalman, questo progetto potrebbe essere al di là di te.
Theran
2012-11-04 09:05:40 UTC
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Utilizzare nient'altro che un'unità di misura inerziale (IMU) costruita con accelerometri e giroscopi è un modo per determinare la posizione, ma soffre di un errore nella posizione stimata che si accumula nel tempo. La navicella spaziale Apollo aveva IMU estremamente precise, ma aveva ancora bisogno di ricevere informazioni aggiornate su posizione e velocità dai tracker radar sulla Terra e misurazioni dell'angolo rispetto alle stelle, per navigare con precisione. Le IMU funzionano alla grande per la localizzazione a breve termine, ma per la precisione nel tempo, anche le IMU costose non sono sufficienti.

In qualche modo è necessario misurare la propria posizione rispetto ai punti di riferimento nell'ambiente. Questo viene comunemente fatto utilizzando un telemetro laser o sonar per misurare le distanze o utilizzando una videocamera per stimare gli angoli. Se non conosci nemmeno le vere posizioni dei punti di riferimento che stai utilizzando, l'attività diventa il problema più difficile " localizzazione e mappatura simultanea" (SLAM).

ROS fornisce diversi pacchetti per la localizzazione e SLAM. Suggerisco di sfogliare alcune delle demo e dei video per avere un'idea di cosa è possibile fare e cosa potrebbe adattarsi meglio alla tua applicazione.

apalopohapa
2012-11-04 10:41:32 UTC
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Ottieni due (o più) webcam USB che guardano nella stanza da diverse angolazioni e posiziona un filtro passa-banda che lascia passare solo la luce IR (infrarossi) davanti a loro. Collega le fotocamere a un computer e trova un software che ti consenta di acquisire i fotogrammi come bitmap per leggerli. Funziona meglio se puoi attivare le telecamere contemporaneamente, ma se l'oggetto tracciato non si muove velocemente, non è necessario. Installa LED IR o catadiottri IR passivi sul tuo dispositivo (e fai brillare la luce IR su di esso). Dato che sarà il punto più luminoso che le telecamere vedranno (grazie ai filtri notch IR), l'algoritmo per tracciare questo singolo punto luminoso non dovrebbe essere troppo complicato (specialmente essendo al chiuso, all'aperto complicherà un po 'le cose (ho fatto questo facendo pulsare i led molto luminosi in sincronia con l'otturatore della fotocamera, avendo tempo di esposizione molto breve, circa 400us, ma non serve)). Quindi sviluppa un software per triangolare la posizione nello spazio dalla posizione 2d che ti offre ciascuna telecamera. Questa posizione può essere inviata in modalità wireless al tuo dispositivo, in modo che sappia dove si trova. È inoltre necessario garantire in qualche modo che il marker sia sempre visibile, e questo può essere fatto posizionando più telecamere e utilizzando solo i dati di quelle che possono vederlo in un determinato momento.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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