Inspiration är härifrån. Utmaningen blir att se om jag kan kopiera hans arbete.
Var är gräsklipparen?
Re: Var är gräsklipparen?
Quectelmodulerna verkar intressanta, för ublox "billiga" RTK-kompatibla moduler vill vara prissatta litet över smärtgränsen för hobbyprojekt.
Han hade inga jordplan under sina antenner. Det skulle jag rekommendera. Typ 2 dm i diameter med antennen i mitten.
Re: Var är gräsklipparen?
Osmo KittyFind ska vara noggrann och bra batteritid på. Kanske är dyr?
Re: Var är gräsklipparen?
Vill man hålla reda på position eller positionsförändringar är BLE ToF en simpel billig väg.
ToF (Time Of Flight) ger avståndet mellan två enheter, i detta fallet klipparen och en basstation. En andra basstation och man kan triangulera position. Det fungerar bäst vid fri sikt mellan klippare och bas, men det kan adderas flera baser efter behov. Vill man bara ha om klipparen alls rör sej, utan att veta position, så behöver man inte göra några positions-beräkningar. Räckvidd vid fri sikt mellan dugliga antenner för BLE är inte under 50 meter om man använder avstämd dipol och bygger eller köper ett RF-mässigt PCB med BLE, Problemet brukar vara det motsatta, att man får för lång räckvidd och på det viset registrerar falska reflexer. Får man kortare stabil räckvidd än 50 meter så har man misslyckats, bygget är troligen ett nystan och utan tanke på antenn-funktion.
En stor del av fördelen med BLE för positionering är kostnaden, BLE-kompatibla radiochip på PCB kostar i stort inget från AliX. BVill man ha det enkelt så kan man gå Arduino-vägen och köpa BLE med ToF-funktionalitet men som utöver det även ha 6-axlig läges-givare. Om klipparen rör sej så mycket som en myra så syns det tydligt. PCB med alla funktioner ToF och lägesgivare är detta ett exempel på: https://www.electrokit.com/en/arduino-n ... no-headers.
Vill man bara ha busenkelt system för att avgöra om klipparen alls rör sej finns i stort koden färdig för att utväxla RSSI.värde mellan två ESP8266. Längre räckvidd, man bör få kilometer-räclvidd vid fri sikt mellan dugliga byggen, alternativt att signalen går fram även med lite hinder ivägen i en trädgård.
RSSI ger hur stark mottagen signal är och påverkas av avstånd och hinder mellan antennerna. Skickas gräsklipparens uppmätta RSSI-värde till basen har man två RSSI-värden som bägge indikerar förändringar, då man även har basens moyyagna RSSI-värde.
Ändrar sej inte summerade RSSI-ivärdet mer än 5 dB inom en minut så står nog klipparen stilla.
Addera en billig läges och accelarations-semsor och man kan enkelt avgöra hur fort klipparen rör sej i någon riktning.
Man kan med sensorernas hjälp ha "död räkning" och kalkylera var klipparen finns. Med tiden tappas precisionen men att positionera klipparen inom en meter efter en timma sedan senaste positionskalibrering, typ vid laddstation, och position inom +/- 1 meter är relativt enkelt att beräkna.
Två ESP8266 kostar inte heller så mycket och vad gäller just att utväxla RSSI-värde med stabil radio-funktion, så är ESP8266 ett bättre val än ESP32. ESP32 klarar mer processande och har bättre och fler GPIO-möjligheter. om man t.ex. vill föra över data från en webkamera över WiFi.
För att få ett RSSI-värde som väö avspeglar avståndet mellan två radio-enheter ska det vara fri sikt och antennerna ska ge jämn riktverkan i horisontal-planet. Antennen kan vara en flexibel koppartråd, 30 mm lång på ett jordplan , typ ett PCB om 60x60 mm som placeras helst så fritt som möjligt ovan gräsklipparen. Tråden bör vara så flexibel att den viks om något i trädgården tar emot. Det bör gå få hyggligt jämn räckvidd även med monopol/dipol gömd inne i gräsklipparen.
För optimal stabilt RSSI-värde ska man tänka på att bygga RF-mässigt och för optimalt god räckvidd bör man kunna mäta och matcha impedanserna i radio och antenn men ESP8266 är inte så krävande för god stabilitet och det finns färdiga PCB med ufl och dokumenterade mätningar som visar att radion är i närheten av 50 Ohm. Köp en 10 cm pigtail med ufl-kontak i ena änden och splitsa den andra änden till en dipol om 2x30 mm och man har lika bra dipol som man kan köpa.
Ge antennen vettigt fri position och fritt när-avstånd till störkällor inuti gräsklipparen.
Om klipparen kör fast, halkar ner i mindre gropar, slinter i sluttningar mm så borde primära lösningen vara att klipparen självt kan hantera mindre sådana problem. Om hjulen gräver ner sej, öka hjulbredden. Om de slinter, öka tyngden.
Det finns eftermarknads bättre plasthjul, gummibanor för plasthjul, spikhjul.
Blir klipparen fast i hålor, öka längden på markkontakten från drivningen för att överbrygga hålen. Är man händig kan man bygga något i denna stilen:. Sätt ett litet hjul mitt på klipparen och koppla ihop med kamrem för bil som kopplas till drivhjulen. Vänd kamremmen med tänderna utåt för bästa grepp.
Ett alternativ för att överbrygga hålor är att ha AWD. Det finns flera sådana gräsklippare som driver på alla hjulen eller som går helt med band.
En brist som man ser i synnerhet på billigare klippare är att de om de fastnar så har de ingen bra programvara för att reversera sej ur situationer alternativt, de gräver ner sej och fortsätter gräva tills batteriet är slut.
Det bör gå att förse klippare med eftermonterad auto-avstängning utan att behöva analysera dess kommunikations-gränssnitt för en sådan enklare avstängning eller automatiskt skicka larm via WiFi att drivmotorenrna arbetar men accelerations-sensor registrerar inga rörelser.
För vissa klipparmärken finns redan hack visad på nätet hur man kan ansluta sina egna funktioner och kommunicera med klipparens inteface för att t.ex. styra klipparen att åka till önskad plats på gräsmattan, börja/avsluta klippning eller bara köra runt på gräsmattan för att inspektera klippresultatet via integrerade kameran.
ToF (Time Of Flight) ger avståndet mellan två enheter, i detta fallet klipparen och en basstation. En andra basstation och man kan triangulera position. Det fungerar bäst vid fri sikt mellan klippare och bas, men det kan adderas flera baser efter behov. Vill man bara ha om klipparen alls rör sej, utan att veta position, så behöver man inte göra några positions-beräkningar. Räckvidd vid fri sikt mellan dugliga antenner för BLE är inte under 50 meter om man använder avstämd dipol och bygger eller köper ett RF-mässigt PCB med BLE, Problemet brukar vara det motsatta, att man får för lång räckvidd och på det viset registrerar falska reflexer. Får man kortare stabil räckvidd än 50 meter så har man misslyckats, bygget är troligen ett nystan och utan tanke på antenn-funktion.
En stor del av fördelen med BLE för positionering är kostnaden, BLE-kompatibla radiochip på PCB kostar i stort inget från AliX. BVill man ha det enkelt så kan man gå Arduino-vägen och köpa BLE med ToF-funktionalitet men som utöver det även ha 6-axlig läges-givare. Om klipparen rör sej så mycket som en myra så syns det tydligt. PCB med alla funktioner ToF och lägesgivare är detta ett exempel på: https://www.electrokit.com/en/arduino-n ... no-headers.
Vill man bara ha busenkelt system för att avgöra om klipparen alls rör sej finns i stort koden färdig för att utväxla RSSI.värde mellan två ESP8266. Längre räckvidd, man bör få kilometer-räclvidd vid fri sikt mellan dugliga byggen, alternativt att signalen går fram även med lite hinder ivägen i en trädgård.
RSSI ger hur stark mottagen signal är och påverkas av avstånd och hinder mellan antennerna. Skickas gräsklipparens uppmätta RSSI-värde till basen har man två RSSI-värden som bägge indikerar förändringar, då man även har basens moyyagna RSSI-värde.
Ändrar sej inte summerade RSSI-ivärdet mer än 5 dB inom en minut så står nog klipparen stilla.
Addera en billig läges och accelarations-semsor och man kan enkelt avgöra hur fort klipparen rör sej i någon riktning.
Man kan med sensorernas hjälp ha "död räkning" och kalkylera var klipparen finns. Med tiden tappas precisionen men att positionera klipparen inom en meter efter en timma sedan senaste positionskalibrering, typ vid laddstation, och position inom +/- 1 meter är relativt enkelt att beräkna.
Två ESP8266 kostar inte heller så mycket och vad gäller just att utväxla RSSI-värde med stabil radio-funktion, så är ESP8266 ett bättre val än ESP32. ESP32 klarar mer processande och har bättre och fler GPIO-möjligheter. om man t.ex. vill föra över data från en webkamera över WiFi.
För att få ett RSSI-värde som väö avspeglar avståndet mellan två radio-enheter ska det vara fri sikt och antennerna ska ge jämn riktverkan i horisontal-planet. Antennen kan vara en flexibel koppartråd, 30 mm lång på ett jordplan , typ ett PCB om 60x60 mm som placeras helst så fritt som möjligt ovan gräsklipparen. Tråden bör vara så flexibel att den viks om något i trädgården tar emot. Det bör gå få hyggligt jämn räckvidd även med monopol/dipol gömd inne i gräsklipparen.
För optimal stabilt RSSI-värde ska man tänka på att bygga RF-mässigt och för optimalt god räckvidd bör man kunna mäta och matcha impedanserna i radio och antenn men ESP8266 är inte så krävande för god stabilitet och det finns färdiga PCB med ufl och dokumenterade mätningar som visar att radion är i närheten av 50 Ohm. Köp en 10 cm pigtail med ufl-kontak i ena änden och splitsa den andra änden till en dipol om 2x30 mm och man har lika bra dipol som man kan köpa.
Ge antennen vettigt fri position och fritt när-avstånd till störkällor inuti gräsklipparen.
Om klipparen kör fast, halkar ner i mindre gropar, slinter i sluttningar mm så borde primära lösningen vara att klipparen självt kan hantera mindre sådana problem. Om hjulen gräver ner sej, öka hjulbredden. Om de slinter, öka tyngden.
Det finns eftermarknads bättre plasthjul, gummibanor för plasthjul, spikhjul.
Blir klipparen fast i hålor, öka längden på markkontakten från drivningen för att överbrygga hålen. Är man händig kan man bygga något i denna stilen:. Sätt ett litet hjul mitt på klipparen och koppla ihop med kamrem för bil som kopplas till drivhjulen. Vänd kamremmen med tänderna utåt för bästa grepp.
Ett alternativ för att överbrygga hålor är att ha AWD. Det finns flera sådana gräsklippare som driver på alla hjulen eller som går helt med band.
En brist som man ser i synnerhet på billigare klippare är att de om de fastnar så har de ingen bra programvara för att reversera sej ur situationer alternativt, de gräver ner sej och fortsätter gräva tills batteriet är slut.
Det bör gå att förse klippare med eftermonterad auto-avstängning utan att behöva analysera dess kommunikations-gränssnitt för en sådan enklare avstängning eller automatiskt skicka larm via WiFi att drivmotorenrna arbetar men accelerations-sensor registrerar inga rörelser.
För vissa klipparmärken finns redan hack visad på nätet hur man kan ansluta sina egna funktioner och kommunicera med klipparens inteface för att t.ex. styra klipparen att åka till önskad plats på gräsmattan, börja/avsluta klippning eller bara köra runt på gräsmattan för att inspektera klippresultatet via integrerade kameran.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Var är gräsklipparen?
Antennen ser ut så här under skalet
Kanske plåten räknas som ett litet jordplan? Den är 50x50 mm på utsidan.
Vet inte ens tillverkare eller modellnummer.
När jag väl får grejorna får jag som allra minst jämföra med ett större jordplan.
Accelerometer ger lite möjligheter, men att räkna position från acceleration
vill jag se exempel eller referens på lyckad tillämpning först.
Klassiskt blir det drift i positionen då dubbelintegreringen av acceleration
förstärker felaktigheter i mätning.
Vet inte ens tillverkare eller modellnummer.
När jag väl får grejorna får jag som allra minst jämföra med ett större jordplan.
Accelerometer ger lite möjligheter, men att räkna position från acceleration
vill jag se exempel eller referens på lyckad tillämpning först.
Klassiskt blir det drift i positionen då dubbelintegreringen av acceleration
förstärker felaktigheter i mätning.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Var är gräsklipparen?
Litet ja, på tok för litet att spärra oönskade reflektioner (som får det att se ut som om satelliterna är längre bort) nedifrån i synnerhet däruppe vid plåttaket.
Ser man t.ex. på billiga "professional" RTK-antenner från AliX så har de en diameter på 160 mm, så minst nånstans i det häradet ska det extra jordplanet vara.
Ser man t.ex. på billiga "professional" RTK-antenner från AliX så har de en diameter på 160 mm, så minst nånstans i det häradet ska det extra jordplanet vara.
https://content.u-blox.com/sites/defaul ... 559%29.pdfLow cost patch antennas can provide performance levels comparable to professional survey antennas
when used with a large ground plane such as a car roof
A ground plane with 10 centimeter diameter shows a significant performance improvement over an
antenna without ground plane.
Re: Var är gräsklipparen?
Räcker det att bara lägga en plåt under antennen? Eller ska den anslutas till t ex jord?
Re: Var är gräsklipparen?
Den antennen du visar har har normalt integrerat jordplan eller ges det om den placeras på ett PCB. Det är en sk keramisk patch-antenn. Det kan finnas mindre vinst med jordplan för att skärma markreflexer men den är redan designad för att undertrycka sådana reflexer med sitt integrerade jordplan och resulterande strålningsdiagrammet är bra för oss som bor i Sverige då de flesta GNSS-satelliterna som vi kan använda ligger på en låg sydlig horisontvinkel, finns inga satelliter rakt upp.
Markreflex bidrar med felaktig positionsberäkning. Stora huskroppar eller berg kan också ge sådan 1:a-reflex som skiftar cirkulär-polarisationens rotations-riktning. Sådana reflexer undertrycks av denna typ av antenns utförande då antennen förutsätts vara placerad med antennytan riktad uppåt och rätt polariserad. Därav att sådana GNSS-antenner inte används i mobiltelefoner där man sällan orienterar telefonen plant.
Att antenn-typen är ingjuten i keramiskt material är för att minska antennens fysiska storlek.
Keramikens dielektriska egenskaper sänker utbredningshastigheten av RF-signalen, och en antenn kan då göras mindre men fortfarande vara resonant i längd relativt GNSS-frekvenser.
Keramik-krympningen av antennen kostar främst i bandbredd, gain och effektivitet.
Av de större tillverkarna av sådan antenner, Pulse/TE så använder de inte alltid ens något jordplan alls vid antenn-mätningarna i deras datablad. Taoglas gör det. I de fall optimalt anpassade jordplansstorlekar omnämns rör det sej om 50-70 mm. Detta för att ta hand om oönskade fringing-effekter.
När man inte har något behov att hålla ned antenn-storleken för en patch-antenn utan hellre vill vinna något i prestanda brukar man utföra snarlika antenner men helt utan keramiken. Luften får utgöra dielektrat, det som normalt fyller kaviteten som antenn-formen utgör.
Det är det som gör att referens antenner i patch-utförande med endast luft som dielektra ökar i storlek. För GNSS-frekvenser blir sådan antenn ca 190 mm i diameter.
Jordplanet i en patchantenn är av bestämd storlek för att skapa en resonanskavitet för en avsedd frekvens. Ovanpå kaviteten matas antennelementet på ett sådant sätt att man kan styra polarisationsrikning. Ökar man jordplanet skulle polarisationsegenskaperna och gain försämras då storleken av det integrerade jordplanet påverkar antennens-egenskaper, men i praktiken händer inte mycket. Det blir i stort inga jordplansströmmar som når antennen och för skärmningsegenskaper av betydelse krävs betydligt större jordplan.
Nedan proffsmonterade GNSS-antenner för referensmätning med ett flertal olika antenn-typer. Om det funnits något fördel med externa jordplan hade man använt det. För att minska risken för multipath sitter antennerna ovan jordplan och helst riktade mot resp satellit.
Avsaknad av rf-strömmar i yttre jordplan och som då inte heller kan störa antennens rf-strömmar gäller endast om antennen är korrekt matchad. Då finns ingen möjlighet för RF-strömmar i ett yttre jordplan att påverka antennen med oavsiktliga strömmar. Det är samma som det jordplan som koaxkabelns yttre mantel utgör, om antennen är korrekt matchad flyter det inga RF-strömmar i mantelns yttre.
-> Dålig matchning och antenn-strömmar kan påverkas av yttre jordplan.
Det finns antenner vars impedans är medvetet designade för att kräva en specifik storlek på ett yttre jordplan men dit hör inte patchantenner normalt. Har aldrig hört talas om någon sådan design.
Fringing är en egenskap som uppstår som effekt av att något ändras plötsligt, såsom att en antenn-yta tar slut.
Fringing i en patrchantenn här nedan sedd i genomskärning. En aspekt är att fringing-effekt är inget önskvärt men det blir en mer stabil situation om ett jordplan alltid finns någon centimeter runtom en patch-antenn och leder ner den strömmen. att ytterligare lägga på jordplansyta tillför inte mycket om inte ytan blir ett par kvadratmeter vilket då förbätrrar fram/back-förhållandet.
Just för GNSS avstår man gärna från stora jordplan, då ytan i sej kan skapa multipath-effekter. Det är en av anledningarna till varför man försöker placera antennerna en bit ovan större jordplan.
Om det rör sej om mer precisa antenn-designer vill man undvika att få interfererade jordplan allt för nära antennen. https://vi.aliexpress.com/item/1005009235482762.html
För att minska problem med bl.a multipath och missmatch pga yttre jordplan är den vanligaste lösningen att antennen monteras på en fot för placering en bit ovanför eventuellt jordplan som på denna bild.
Patchantenn i full storlek med luft som dielektra kräver en antenn-storlek på ca 190 mm men om man läser tekniska data för antennen ovan är den endast 150 mm i diameter.
Det är därför med stor sannolikhet ingen ren patch-antenn som visas på bilden. De vanligaste antenn-typerna för fullstora GNSS-antenner av pannkaks-typ är hybrid-varianter med fasstyrda dipoler och patchytor och tranmissionsledare för god cirkulärpolarisation. Antennen består ofta av 2-3-4 dipoler på ett och samma PCB.
Ett annat alternativ är en dubbelpatch med PCB som dielektra vilket oftast inte minskar antennens resonanta storlek lika mycket som keram-material kan göra men ger en påtaglig storleksminskning. Dubbelpatchen är inte så uppenbar i sin design men syftar till att effektivare täcka fler GNSS-band såsom GPS L1 L2 L5. Kan då invändigt se ut så här. Enklast är det en patch för 1500 MHz och en yttre ring med 1200 MHz resonansfrekvens.
Den andra vanliga varianten av "fullstor" GNSS.antenn är när det i stället för utformat som en pannkaka är utformat som en en upphöjd dom. Invändigt finns då ofta en mer eller mindre hög antenn av helix-typ, en spiralform. Dess strålningsdiagram är normalt max i riktning av dess centeraxel, vilket är bra i stora delar av världen men vi som inte har några GNSS-satelliter rakt ovan oss har mindre glädje av den antenn-typen.
Helix-antennen har liksom för andra GNSS-antenner uttalad höger cirkulärpolarisation. Därav att den är skruvad åt ett visst håll.
Om den vore skruvad åt andra hållet skulle den hellre ta emot reflexer än direktsignal. Direktsignalen blir då nästa helt undertryckt. Jordplanet för denna antenntypen är optimalt 0.5 lambda i diameter plus diameter av spolen för optimal riktverkan i antennens pekade riktning men ofta minskar man storleken på jordplanet för att minska riktverkan och bättre ta emot satellitsignaler som kommer från lägre vinklar.
I situationer där man har extra höga kvalitetskrav på att undertrycka oönskade polarisationer och multipath och mer precist designad strålningsutbredning är en variant att förse antennen med strukturer som undertrycker oönskade polarisationer och oönskade jordströmmar. Det är på sitt sätt en del av det jordplan som omger antennen.
Sådana anordningar brukar kallas för konduktiva ringar eller spikar. cSådant hittas på flygplan och i komplicerade stadsmiljöer med höga hus där man vill mäta med god precision. Antenner av typen dipolen eller loop är inte nödvändigtvis beroende av jordplan. Jordplan kan existera för att reflektera strålningen i viss riktning från dessa antenn-typer. De skiljer sej från monopol-antennen där större jordplan nästa alltid är positivt. Monopolen finns formellt inte som antenntyp. Det är fortfarande en dipol, men ena halvan av är virtuell och existerar som en spegling i jordplanet. Därav att en sådan antenn är absolut beroende av jordplanet för sin funktion, vilket inte en fullstor dipol är.
Tvärs om, ju närmare jordplanet kommer en dipol eller loop, ju mer lastas den ned.
Det finns naturligtvis undantag. Turnstile, korsade fasade dipoler är vanliga i vissa miljöer för GNSS-positionering. De kräver i princip ett reflekterande jordplan och blir då i funktion som två korspolariserade YagiUda-antenner.
Denna typ av antenner är särskilt lämpliga när man verkligen vill mäta även mängden vänsterpolariserad signal i en kraftigt störd miljö. Antennen kan switchas från den ena polarisationen till den andra med en enkel omkopplare och det kan ske som en automatisk del av mätningen.
Noname pnnnkaksantenner som säljs för RTK GNSS utan tillförlitliga datablad kan innehålla en billig kerampuck. Det säljs sådant även på Aliexpress. Bor man i en öppen miljö med få störningar och inga RF-reflekterande reflexytor så kommer det fungera lika bra ändå. Det skulle gå riktigt bra med en horisontell öst-väst-orienterad dipol uppsatt på en pinne några meter ovan andra ytor. Även de flesta hustak reflekterar.
Korrekt impedansmatchning brister ofta, särskilt i billiga noname-antenner.
---
Vad gäller död räkning är det inte något nytt. Har det i min bils navigator. Gör att navigeringen fungerar även i längre biltunnlar inkl. underjordiska vägbyten och där biltunnlar går i olika våningsplan och parkeringshus under jord.
En av insignalerna förutom inbyggda rörelse-sensorerna är att den även får signaler om hur fort hjulen roterar via ABS-hjulen. Ju fler indata, ju säkrare kan navigeringen göras även utan GNSS.
För länge sedan, innan ToF fanns för BT eller andra ToF dedicerade kretsar såsom UWB tog man fram ett system för att beräkna 3D bollposition baserat på BT+acc-sensorer inuti olika sport-bollar. Exempel: https://eurekanetwork.org/news/meet-iba ... ext-level/ och https://www.spalding.com/basketball/bas ... asketball/
Av olika anledningar har det aldrig riktigt lyft som ide. Numera används ibland istället data från ett antal kameror för att följa boll i 3D. Ursprungliga iden till att positionera bollar kommer från gamla Nokia mobildivisionen.
Dess finska ursprung syns här: https://sportiq.fi/pages/contact
Numera är det mer fokus på att följa bollen med i princip samma teknik, med referenser i plan-hörnor, fast med UWB-teknik. Här exempel: https://kinexon-sports.com/technology/ball-tracking/
ToF-chip utvecklas i många utförande RF, IR diod och IR laser såsom lidar men även ultraljud fins exempel där man skapat virtuella omgivningsbilder och positionsbestämning. Genom att analysera multipath-signaler med hjälp av maskininlärning kan man tolka komplexa indirekta signaler och bestämma dess position.
Tyngdpunkten är teknik för detektering och navigering inomhus men med minne av vad som varit och ett antal referenspunkter kan man bygga upp virtuella bilder av utomhusmiljöer och var man befinner sej allt från så enkelt som backvarnare på bil till att manövrera bilen i verklig trafik, med eller utan lidar och det är nog inga bilar av någon autonom grad som törs lita på GNSS vid den direkta navigeringen.
På gräsklipparsidan är ToF-varianten med ljusreflektion som avstånds-sensor. dvs Lidar, ett vanligt navigations-alternativ. Tack vare scanning och minne att spara/analysera inscannade resultat och jämföra med tidigare kända referenser kan gräsklipparen eller fabrikstrucken klara att navigera i komplicerade miljöer utan andra sensorer.
En fördel med BLE som navigations-system är att man kan få inomhusnavigation i en mobiltelefon utan extra hårdvara förutom i lokalen installerade referenser.
Exempel: https://mapsted.com/en-dk/indoor-positioning-system
De system som används i t.ex. butiker för att följa kunders förflyttning bygger dock oftast på RSSI från mobilers BT.
Dessa olika system har alla lite olika egenskaper vad gäller störningar, räckvidd och precision. Det gäller även när man använder RSSI-nivå från ett WiFi-chip som mätvärde men i princip efter kalibrering kan RSSI-värdet översättas till avstånd (Friis ekvation). Vid fritt fält kan detta fungera bra men kommer t.ex. en människa i vägen för optiska sikten mellan enheterna så får man oftast nöja sej med svagare reflexer då BT signalutbredning nästan helt dämpas av en människa.
En variant av ToF-sensorer är de som inte kräver några aktiva referenser. För BLE är det när man analyserar tiden för att den egna utsända pulsen att eka tillbaka. Det är ungefär samma som för backvarnare. Praktiska räckvidden blir kortare och för
positionsbestämning är det knappast bästa sättet att ha koll över var gräskliparen finns på en gräsmatta. Att den alls rör sej bör fungera men med tanke på befintlig simpel teknik så lär det vara svårt att göra något enklare eller billigare än att just lyssna på RSSI över WiFi, samtidigt som man kan överföra annan data.
Markreflex bidrar med felaktig positionsberäkning. Stora huskroppar eller berg kan också ge sådan 1:a-reflex som skiftar cirkulär-polarisationens rotations-riktning. Sådana reflexer undertrycks av denna typ av antenns utförande då antennen förutsätts vara placerad med antennytan riktad uppåt och rätt polariserad. Därav att sådana GNSS-antenner inte används i mobiltelefoner där man sällan orienterar telefonen plant.
Att antenn-typen är ingjuten i keramiskt material är för att minska antennens fysiska storlek.
Keramikens dielektriska egenskaper sänker utbredningshastigheten av RF-signalen, och en antenn kan då göras mindre men fortfarande vara resonant i längd relativt GNSS-frekvenser.
Keramik-krympningen av antennen kostar främst i bandbredd, gain och effektivitet.
Av de större tillverkarna av sådan antenner, Pulse/TE så använder de inte alltid ens något jordplan alls vid antenn-mätningarna i deras datablad. Taoglas gör det. I de fall optimalt anpassade jordplansstorlekar omnämns rör det sej om 50-70 mm. Detta för att ta hand om oönskade fringing-effekter.
När man inte har något behov att hålla ned antenn-storleken för en patch-antenn utan hellre vill vinna något i prestanda brukar man utföra snarlika antenner men helt utan keramiken. Luften får utgöra dielektrat, det som normalt fyller kaviteten som antenn-formen utgör.
Det är det som gör att referens antenner i patch-utförande med endast luft som dielektra ökar i storlek. För GNSS-frekvenser blir sådan antenn ca 190 mm i diameter.
Jordplanet i en patchantenn är av bestämd storlek för att skapa en resonanskavitet för en avsedd frekvens. Ovanpå kaviteten matas antennelementet på ett sådant sätt att man kan styra polarisationsrikning. Ökar man jordplanet skulle polarisationsegenskaperna och gain försämras då storleken av det integrerade jordplanet påverkar antennens-egenskaper, men i praktiken händer inte mycket. Det blir i stort inga jordplansströmmar som når antennen och för skärmningsegenskaper av betydelse krävs betydligt större jordplan.
Nedan proffsmonterade GNSS-antenner för referensmätning med ett flertal olika antenn-typer. Om det funnits något fördel med externa jordplan hade man använt det. För att minska risken för multipath sitter antennerna ovan jordplan och helst riktade mot resp satellit.
Avsaknad av rf-strömmar i yttre jordplan och som då inte heller kan störa antennens rf-strömmar gäller endast om antennen är korrekt matchad. Då finns ingen möjlighet för RF-strömmar i ett yttre jordplan att påverka antennen med oavsiktliga strömmar. Det är samma som det jordplan som koaxkabelns yttre mantel utgör, om antennen är korrekt matchad flyter det inga RF-strömmar i mantelns yttre.
-> Dålig matchning och antenn-strömmar kan påverkas av yttre jordplan.
Det finns antenner vars impedans är medvetet designade för att kräva en specifik storlek på ett yttre jordplan men dit hör inte patchantenner normalt. Har aldrig hört talas om någon sådan design.
Fringing är en egenskap som uppstår som effekt av att något ändras plötsligt, såsom att en antenn-yta tar slut.
Fringing i en patrchantenn här nedan sedd i genomskärning. En aspekt är att fringing-effekt är inget önskvärt men det blir en mer stabil situation om ett jordplan alltid finns någon centimeter runtom en patch-antenn och leder ner den strömmen. att ytterligare lägga på jordplansyta tillför inte mycket om inte ytan blir ett par kvadratmeter vilket då förbätrrar fram/back-förhållandet.
Just för GNSS avstår man gärna från stora jordplan, då ytan i sej kan skapa multipath-effekter. Det är en av anledningarna till varför man försöker placera antennerna en bit ovan större jordplan.
Om det rör sej om mer precisa antenn-designer vill man undvika att få interfererade jordplan allt för nära antennen. https://vi.aliexpress.com/item/1005009235482762.html
För att minska problem med bl.a multipath och missmatch pga yttre jordplan är den vanligaste lösningen att antennen monteras på en fot för placering en bit ovanför eventuellt jordplan som på denna bild.
Patchantenn i full storlek med luft som dielektra kräver en antenn-storlek på ca 190 mm men om man läser tekniska data för antennen ovan är den endast 150 mm i diameter.
Det är därför med stor sannolikhet ingen ren patch-antenn som visas på bilden. De vanligaste antenn-typerna för fullstora GNSS-antenner av pannkaks-typ är hybrid-varianter med fasstyrda dipoler och patchytor och tranmissionsledare för god cirkulärpolarisation. Antennen består ofta av 2-3-4 dipoler på ett och samma PCB.
Ett annat alternativ är en dubbelpatch med PCB som dielektra vilket oftast inte minskar antennens resonanta storlek lika mycket som keram-material kan göra men ger en påtaglig storleksminskning. Dubbelpatchen är inte så uppenbar i sin design men syftar till att effektivare täcka fler GNSS-band såsom GPS L1 L2 L5. Kan då invändigt se ut så här. Enklast är det en patch för 1500 MHz och en yttre ring med 1200 MHz resonansfrekvens.
Den andra vanliga varianten av "fullstor" GNSS.antenn är när det i stället för utformat som en pannkaka är utformat som en en upphöjd dom. Invändigt finns då ofta en mer eller mindre hög antenn av helix-typ, en spiralform. Dess strålningsdiagram är normalt max i riktning av dess centeraxel, vilket är bra i stora delar av världen men vi som inte har några GNSS-satelliter rakt ovan oss har mindre glädje av den antenn-typen.
Helix-antennen har liksom för andra GNSS-antenner uttalad höger cirkulärpolarisation. Därav att den är skruvad åt ett visst håll.
Om den vore skruvad åt andra hållet skulle den hellre ta emot reflexer än direktsignal. Direktsignalen blir då nästa helt undertryckt. Jordplanet för denna antenntypen är optimalt 0.5 lambda i diameter plus diameter av spolen för optimal riktverkan i antennens pekade riktning men ofta minskar man storleken på jordplanet för att minska riktverkan och bättre ta emot satellitsignaler som kommer från lägre vinklar.
I situationer där man har extra höga kvalitetskrav på att undertrycka oönskade polarisationer och multipath och mer precist designad strålningsutbredning är en variant att förse antennen med strukturer som undertrycker oönskade polarisationer och oönskade jordströmmar. Det är på sitt sätt en del av det jordplan som omger antennen.
Sådana anordningar brukar kallas för konduktiva ringar eller spikar. cSådant hittas på flygplan och i komplicerade stadsmiljöer med höga hus där man vill mäta med god precision. Antenner av typen dipolen eller loop är inte nödvändigtvis beroende av jordplan. Jordplan kan existera för att reflektera strålningen i viss riktning från dessa antenn-typer. De skiljer sej från monopol-antennen där större jordplan nästa alltid är positivt. Monopolen finns formellt inte som antenntyp. Det är fortfarande en dipol, men ena halvan av är virtuell och existerar som en spegling i jordplanet. Därav att en sådan antenn är absolut beroende av jordplanet för sin funktion, vilket inte en fullstor dipol är.
Tvärs om, ju närmare jordplanet kommer en dipol eller loop, ju mer lastas den ned.
Det finns naturligtvis undantag. Turnstile, korsade fasade dipoler är vanliga i vissa miljöer för GNSS-positionering. De kräver i princip ett reflekterande jordplan och blir då i funktion som två korspolariserade YagiUda-antenner.
Denna typ av antenner är särskilt lämpliga när man verkligen vill mäta även mängden vänsterpolariserad signal i en kraftigt störd miljö. Antennen kan switchas från den ena polarisationen till den andra med en enkel omkopplare och det kan ske som en automatisk del av mätningen.
Noname pnnnkaksantenner som säljs för RTK GNSS utan tillförlitliga datablad kan innehålla en billig kerampuck. Det säljs sådant även på Aliexpress. Bor man i en öppen miljö med få störningar och inga RF-reflekterande reflexytor så kommer det fungera lika bra ändå. Det skulle gå riktigt bra med en horisontell öst-väst-orienterad dipol uppsatt på en pinne några meter ovan andra ytor. Även de flesta hustak reflekterar.
Korrekt impedansmatchning brister ofta, särskilt i billiga noname-antenner.
---
Vad gäller död räkning är det inte något nytt. Har det i min bils navigator. Gör att navigeringen fungerar även i längre biltunnlar inkl. underjordiska vägbyten och där biltunnlar går i olika våningsplan och parkeringshus under jord.
En av insignalerna förutom inbyggda rörelse-sensorerna är att den även får signaler om hur fort hjulen roterar via ABS-hjulen. Ju fler indata, ju säkrare kan navigeringen göras även utan GNSS.
För länge sedan, innan ToF fanns för BT eller andra ToF dedicerade kretsar såsom UWB tog man fram ett system för att beräkna 3D bollposition baserat på BT+acc-sensorer inuti olika sport-bollar. Exempel: https://eurekanetwork.org/news/meet-iba ... ext-level/ och https://www.spalding.com/basketball/bas ... asketball/
Av olika anledningar har det aldrig riktigt lyft som ide. Numera används ibland istället data från ett antal kameror för att följa boll i 3D. Ursprungliga iden till att positionera bollar kommer från gamla Nokia mobildivisionen.
Dess finska ursprung syns här: https://sportiq.fi/pages/contact
Numera är det mer fokus på att följa bollen med i princip samma teknik, med referenser i plan-hörnor, fast med UWB-teknik. Här exempel: https://kinexon-sports.com/technology/ball-tracking/
ToF-chip utvecklas i många utförande RF, IR diod och IR laser såsom lidar men även ultraljud fins exempel där man skapat virtuella omgivningsbilder och positionsbestämning. Genom att analysera multipath-signaler med hjälp av maskininlärning kan man tolka komplexa indirekta signaler och bestämma dess position.
Tyngdpunkten är teknik för detektering och navigering inomhus men med minne av vad som varit och ett antal referenspunkter kan man bygga upp virtuella bilder av utomhusmiljöer och var man befinner sej allt från så enkelt som backvarnare på bil till att manövrera bilen i verklig trafik, med eller utan lidar och det är nog inga bilar av någon autonom grad som törs lita på GNSS vid den direkta navigeringen.
På gräsklipparsidan är ToF-varianten med ljusreflektion som avstånds-sensor. dvs Lidar, ett vanligt navigations-alternativ. Tack vare scanning och minne att spara/analysera inscannade resultat och jämföra med tidigare kända referenser kan gräsklipparen eller fabrikstrucken klara att navigera i komplicerade miljöer utan andra sensorer.
En fördel med BLE som navigations-system är att man kan få inomhusnavigation i en mobiltelefon utan extra hårdvara förutom i lokalen installerade referenser.
Exempel: https://mapsted.com/en-dk/indoor-positioning-system
De system som används i t.ex. butiker för att följa kunders förflyttning bygger dock oftast på RSSI från mobilers BT.
Dessa olika system har alla lite olika egenskaper vad gäller störningar, räckvidd och precision. Det gäller även när man använder RSSI-nivå från ett WiFi-chip som mätvärde men i princip efter kalibrering kan RSSI-värdet översättas till avstånd (Friis ekvation). Vid fritt fält kan detta fungera bra men kommer t.ex. en människa i vägen för optiska sikten mellan enheterna så får man oftast nöja sej med svagare reflexer då BT signalutbredning nästan helt dämpas av en människa.
En variant av ToF-sensorer är de som inte kräver några aktiva referenser. För BLE är det när man analyserar tiden för att den egna utsända pulsen att eka tillbaka. Det är ungefär samma som för backvarnare. Praktiska räckvidden blir kortare och för
positionsbestämning är det knappast bästa sättet att ha koll över var gräskliparen finns på en gräsmatta. Att den alls rör sej bör fungera men med tanke på befintlig simpel teknik så lär det vara svårt att göra något enklare eller billigare än att just lyssna på RSSI över WiFi, samtidigt som man kan överföra annan data.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Var är gräsklipparen?
Borde räcka med en plåt. Ublox nämner ett runt 12 cm jordplan i databladet (som också berättar fascentrumoffset för de olika frekvenserna) för deras L1/L5 pathcantenn ANN-MB1.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
