Projekt Open-Source Antennentracker ...

[Helimensch]

... würde ich an dieser Stelle doch jetzt mal offiziell zum Leben erwecken (wollen)!

In dem Nachbarthema BPSK Modem für GPS Downlink via Audiokanal haben wir ja schon mal einige Grundlagen einer solchen Lösung diskutiert.

Nach dieser Theorie habe ich mich die letzten Wochen nun daran gemacht, auch den praktischen Teil des Antennentrackers umzusetzten. Neben der eigentlichen Auswerteschaltung kommen dabei auch noch zwei Bausteine von unserem Kally zur Anwendung, welche er mir unkompliziert für diese ersten Tests zur Verfügung gestellt hatte (Danke auch nochmal, Kally ).

Bevor ich hier allerdings mit näheren Details aufwarten konnte, mußte natürlich überhaupt erstmal eine kleine "Machbarkeitsstudie" durchgeführt werden. Jedes der Module für sich hatte ja schon mal grunds. funktioniert. Ob allerdings auch das Zusammenspiel klappt, wollte ich zunächst erstmal feststellen.

Würde behaupten, dieser Schritt ist überwunden - die Ergebnisse können hier nun mal veröffentlicht werden!

Worum geht es überhaupt?
Für die Erzielung der optimalen Reichweite unserer Videoübertragung setzt man idealerweise Richtantennen ein. Würde man diese im immer auf das Modell ausrichten, ergäben sich einige deutliche Vorteile:
-Es können Antennen mit kleinerem Öffnungswinkel aber besserem Gewinn verwendet werden.
-Reichweite sollte sich dadurch deutlich verbessern.
-Reflexionen und sonst. Störungen können weitgehend ausgeblendet werden.

Es war also naheliegend, sich über eine automatische Antennennachführung Gedanken zu machen.

Wie ist das Projekt entstanden?
In einigen Beiträgen anderer Foren wurden schon ähnliche Ideen vorgestellt, Fehlende Dokumentation, Verfügbarkeit der dort verwendeten Bauteile, ... - es gab mehrere Gründe, sich der Sache doch evtl. selbst anzunehmen und eine eigene Entwickung anzugehen Die Idee dazu war schon etwas länger vorhanden. Ausschlaggebend für die konkreten Planungen war aber ein Gespräch mit Kally auf der diesjährigen Spielwarenmesse in Nürnberg. Er berichtete von einer Datenübertragung über Tonkanal mittels BPSK-Modem. Die NMEA-Daten eines an Bord des Modellflugzeugs befindlichen GPS-Empfängers ließen sich damit zum Boden schicken. Ein weiterer Baustein ermöglicht die Servoansteuerung über die Ser.-Schnittstellle. Für Auswertung und Ansteuerung kamen mir Erfahrungen bei der Programmierung eines dafür geeignet erscheinenden Microcontrollers zugute.

Was waren die Vorüberlegungen?
Die beiden Bausteine vom Kally (s. o.) lagen uns ja schon mal vor. Diesen Weg wollten wir weitergehen. Sprich - der künftige Antennentracker sollte modular aufgebaut sein. Dadurch kann man alle Teilkomponenten beispielsweise auch anderweitig verwenden bzw. durch geeignete andere Module ersetzen. Anstatt des genannten BPSK-Modems ließe sich so auch jede andere Funk- Datenübertragung anschließen. Mit geringf. Änderungen am Programm ist das dann auch so verwendbar.
An zentraler Stelle sollte für die Berechungen, Ansteuerung der Module ein Microcontroller eingesetzt werden. Da wir ja ein Opensource-Projekt anvisiert haben, sollte natürlich auch die Programmierung des Bausteins eher für die etwas breitere Masse geeignet sein. Bei Atmels, PICs, etc. liegt die Hürde denn doch nochmal etwas höher.

... to be continued


Mario

 

[kally]

Die Wischmop Trackerantenne

Hallo FPVler,

hier die Wishmoptransformation

x=asin((-sin (Kurs))*(sin (Elevation)));
y=acos((cos (Elevation))/cos(x));

if((Kurs >= 0 && Kurs < pi/2) || (Kurs >= 1.5*pi))
{
if (y < 0) y = -y;
}
else
{
if (y > 0) y = -y;
}

x = Horizontalservo
y = Vertikalservo
Kurs = Kurswinkel in Bogenmaß
Elevation = Höhenwinkel in Bogenmaß

und hier das Video dazu

Wischmoptransformation

Gruß

Kally

 

[The-BlackJack]

Ich will euch natürlich nicht vorenthalten wie es zur Namensgebung der Wischmobtransformation kam: http://www.youtube.com/watch?v=MaiJFwylRsc
Das ist auf meinem Mist gewachsen. Habe nach einer möglichkeit gesucht mit zwei 180° servos ein 360° Traking hinzubekommen und da ist mir mein Wischmob eingefallen der kann wie man auf dem Video sieht auch 360° mit nur zwei 180° gelenken
Das nur der vollständigkeitshalber.

Gruß

Jack

 

[ygramul]

Sieht ja schon superklasse aus!

Die Antennen müssen aber ziemlich leicht sein, ode? .. Oder halt die Servos größer und stärker?

 

[Ösi]

Hi

Das sieht doch schon sehr viel versprechend aus das ganze, und das beste es ist Open Source

 

[Helimensch]

Hier mal meine Version der Wischmob-Transformation:

IF Kurs >= 180 AND Kurs <= 360 THEN
N = FIX((Kurs - 180) * Umrech2)
M = FIX(Elevator * Umrech2)
'-PRINT #SER,#0, " Servo1 ="; N
'-PRINT #SER,#0, " Servo2 ="; M
ELSE
N = FIX(Kurs * Umrech2)
M = FIX(255 - (Elevator * Umrech2))
'-PRINT #SER,#0, " Servo1 ="; N
'-PRINT #SER,#0, " Servo2 ="; M
ENDIF

Wobei:
-Elevator = Elevationswinkel in Grad.
-Kurs = selbsterklärend.
-Umrechnung = (256/180) Wird für die Umrechnung Grad -> Byte (0-255) für die Ansteuerung der Servos benötgt.

Hab zwar (noch) kein Video dazu - aber was macht diese Version?:
Stellt Euch einen Pan/Tilt-Aufbau vor, bei dem die Kamera für den Blick nach hinten (jeweils 180 Grad) einfach komplett umklappt. Gut - bei der Kamera steht das Bild dann auf dem Kopf. Ist bei der Antenne aber völlig egal. Allerdings wird beim Umklappen ein kurzer Bildausfall stattfinden. Ist aber wahrscheinlich zu verkraften.

 

[The-BlackJack]

Dieses umklappen dürfte ja eigentlich nur dann stattfinden wenn die Antenne Horizontal im kreis drehen muss. Aber das ist ja eigentlich ne extrem seltene Situation Tritt ja eigentlich nur dann ein wenn man quasi in Gasnabenhöhe um sich rum Fliegt. Ansonsten müssten die Übergänge sehr glatt sein. Auch dürfte der Bildausfall im bereich von deutlich unter einer Sekunde sein die Antenne hat ja einen gewissen Öffnungswinkel und die zeit wo gar kein Empfang besteht dürfte extrem kurz sein.

Gruß

Jack

 

[HeliTamer]

Hi,

das Video hat mich begeistert, ist ja wirklich eine Super Idee! auch wenn ich mir ein Tracking noch nicht 100% vorstellen kann..

Im Moment läuft das auf einem Laptop?

Gruss Patrick

 

[Helimensch]

kally ist mit seiner PC-Version schon etwas weiter.
Ich bastel an der "eigenständigen" Variante, die alle Berechnungen in einem Microprozessor durchführt. Dadurch, daß wir die Module aber an beiden Systemen verwenden können, wird das relativ flexibel einsetzbar.
Will meine Lösung nach und nach im ersten Beitrag dieses Themas noch etwas genauer beschreiben. Zeitlich momentan nur etwas knapp ...

...oberstes Ziel wäre natürlich auch, evtl. Mitstreiter bei dem Projekt zu finden!
(-> "Zaunpfahl", "Wink", ...)

 

[HeliTamer]

Der Baustein von Kally ist zum einfachen Testen sehr interessant.. ich hab im eine PN geschrieben. Auf jeden Fall lässt sich mit den Wischmob Servos sicher eine schnelle Realisierung durchführen da man wenig Mechanik braucht. Ich würde aber auch erstmal eine Software für den PC mit VisualBasic erstellen. Dabei habe ich zwei Module ausgesucht. Zum einen ein GPS Modul und ein 868Mhzb Bidirektionales Funkmodem, die Daten werden vom PC empfangen und könnten dann mittels Servobaustein an die beiden Servos ausgegeben werden. Wenn das läuft kann man das gleiche mit einem uC machen.

ich denke einfach dass es mit einer extra Funkstrecke besser geht, und die Module haben 1,5km Reichweite. Wenn ich höre wie stark die Audiostrecke zwischendurch rauscht kann ich mir nicht vorstellen darüber vernünftig Daten zu übertragen. Wenn man sich nun durch eine schmalbandige Antenne auf das Tracking verlassen muss eine unangenehme Vorstellung..

Gruss Patrick

 

[Helimensch]

... meinst Du die hier?

154

 

[HeliTamer]

Moin,

ja wenn es das RADIOTRONIX WI.232EUR-R ist.. wobei die 1,5km m.M. nicht wirklich gebraucht werden..

die vielen Sender im Modell gefallen mir auch nicht wirklich, wenn es nicht zu viel Arbeit währe würde ich den Empfänger rauswerfen und mit einer solchen Bi-direktionalen Strecke ersetzen. Aber wie gesagt bin ich nicht davon überzeugt über den Audiokanal einen konstanten Datenstrom sicherzustellen.. zumindest ist mein derzeitiges Equipment nicht in der Lage dazu.

Gruss Patrick

 

[kally]

Hier der Schaltplan und das Hexfile für einen Servobaustein.

Baudrate 38400 baud

Syncbyte F5h

Werte 4x 0-255h

Beispiel: F5AFC0BB00

Ausgabe PPM 0,5 - 2,5 ms

Das ergibt bei vielen Standardservos ca. 0 - 180°

 

[Helimensch]

So, dann würd ich doch auch mal den Quellcode der ersten halbwegs lauffähigen Antennentracker-Version hier einstellen.
Wie gesagt - ist für den Wilke Tiny-Tiger. Jeder mit Basic-Grundkenntnissen dürfte verstehen, was in dem Programm passiert.
Das ist meine erste Testversion! Habe schon etliche Programmoptimierungen - müssen nur noch umgesetzt werden. Ansonsten sind alle wichtigen Bestandteile darin enthalten. Freifeld-Tests stehen noch aus. Habe allerdings schon einige ratlose Blicke auf mich gezogen, als ich mit meinem Versuchsaufbau hier mal durch die Siedlung gelaufen bin . Das hatte aber schon mal so weit funktioniert.

Trotzdem steht unser Antennentracker noch am Anfang. Um den Open-Source-Gedanken aber mal umzusetzen, anbei also die Basis für weitere Schritte.

Seht Euch das doch an - evtl. findet sich ja noch jemand mit Interesse an der Weiterentwicklung! Gewisse Grundfertigkeiten sollten aber vorhanden sein. )

Überarbeitet: Bei Interesse an der Weiterentwicklung schickt mir ne PM oder Mail.

... ich bleib da jedenfalls dran und warte mal auf Euer Echo!

Mario

 

[Helimensch]

Konnte gestern mal einen allerersten Test des Antennentrackers draußen machen.
Das Ergebnis möchte ich Euch nicht vorenthalten, sieht man doch schon mal ganz gut, daß die Technik grundsätzlich arbeitet. Zwar noch ist die ganze Geschichte noch nicht im Modell verbaut - an Fliegen wäre gestern aufgrund der Windverhältnisse aber eh nicht zu denken gewesen. Also bin ich eben mal mit dem Sender etwas spazieren gegangen.

Das Video findet ihr hier!

Ganz kommentarlos kann ich Euch die Bilder allerdings nicht übergeben:
-Die GPS-Daten werden in dieser Version per BPSK-Modem über den Tonkanal des
2,4 GHz-Equipments übertragen.
-Alle Berechnungen führt der Wilke-Tiger in der Bodenstation aus.
-Das Modul zur Ansteuerung der Servos unterstützt momentan nur 2x45 Grad.
Die benötigte 180-Grad Anlenkung habe ich daher erstmal mechanisch gelöst.
-Das neue Modul sollte dann bei den meisten Servos den vollen Steuerweg
bewirken und dieses Provisorium fällt dann wieder weg. Die neue Version schickt
mir Kally demnächst zu und die Tests gehen dann weiter.
-Leider hat sich durch die Übersetzung natürlich auch die Drehrichtung des
Antennenauslegers invertiert.
-Auf dem Platz mußten wir gestern deswegen etwas improvisieren und haben das
komplette Gestell einfach mal kopfüber montiert.
-Die Bewegung folgt dann wieder sinnrichtig - was ja auch der Gegenstand dieses
ersten Tests sein sollte. Sieht merkwürdig aus - funktionierte aber erstmal.
-Weiterhin klappt auch die "Wischmob-Transformation" einwandfrei.
-Die Ausrichtung des Trackers ist noch nicht exakt, was aber mit der Ungenau-
igkeit meiner Mechanischen Übersetzung zusammenhängt.

Auch hat der Test schon mal ein paar weitere Erkenntnisse gebracht:
-Die Neuausrichtung passiert aufgund der GPS-Rate in Abstand von einer
Sekunde. Der Tracker bewegt sich dadurch etwas ruckartig. Würde aber sagen,
das wäre für eine erste Version noch akzeptabel (beurteilt das im Video selbst).
-Für eine zweite Version habe ich auch schon Ideen, wie dies zu lösen ist.
(Behaupte einfach mal: Der 1-Hz-GPS reicht völlig aus, den Tracker "weiche"
Bewegungen ausführen zu lassen!)
-Man darf auch nicht vergessen, daß die Abweichung der GPS-Positionen von
Antenne und Modell sich durchaus mal auf geschätzte 20m summieren können.
Der Tracker sollte also schon mal eine Entfernung von z. B. 50 m voreingestellt
haben, ab der er überhaupt zu arbeiten beginnt.
-Die Antennennachführung macht ja allg. eigtl. erst ab dieser Weite richtig Sinn.
-Bei einem Modell, das im Abstand von 100 m mit ca. 50 Kmh vorbeifliegt,
relativiert sich dann auch die Auswirkung der etwas ruckartigen Nachführung.
-Die 180-Grad-Wege müssen aber sehr genau stimmen. Eine Erkenntnis ist daher
auch, daß eine einmalige Kalibrierung der Ausschläge bei Verwendung unter-
schiedlicher Servos eingebaut werden muß. Wird auf ein kleines Test- und
Einstellmenü rauslaufen.

Bin also erstmal sehr zufrieden und ihr könnt sehen, daß an dem Projekt noch was vorangeht.

Mario

 

[The-BlackJack]

eure Konstruktion mit dem Stativ sieht ja sehr abenteuerlich aus aber der Test ist doch recht vielversprechend!!!
insbesonder der schnelle wechsel von einem zum anderen Endauschlag hat mich überrascht hätte gedacht das die deutlich länger dauert aber so hätte man ja einen bildausfall von max 0,5 Sekunden.
Aber wie sieht es da mit der mechanischen Belastung aus wenn da die Antenne Montiert ist. Ich weiß leider nicht wie schwer so eine Patch ist könnte mir aber vorstellen das die Getriebe bei einem derart schnellen schwenk recht hoch belastet werden.

Gruß

Jack

 

[Helimensch]

Aber wie sieht es da mit der mechanischen Belastung aus wenn da die Antenne Montiert ist.

Das Getriebe ist ein Provisorium! Mit dem neuen 180-Grad-Modul fällt das wieder weg. Ein normales Servo sollte dann (evtl. sogar mit kleinem Ausgleichsgewicht) genügend Kraft haben.

Edit 21. Jul 2009:
Antennentracker-Projekt wird im Winter weitergeführt!
Mit dem EzOSD/Antenentracker ist erstmal ein rel. günstiges, fertiges Gerät am Markt. Trotzdem möchte ich an der Eigenentwicklung natürlich dran bleiben, bieten sich da doch ganz eigene Möglichkeiten.
Man muß aber auch sagen, daß die Entwicklung in den letzten Monaten mit Ez- und Eagle Tree-OSD solche riesigen Schritte gemacht hat - da kann man mit unserem Projekt kaum mithalten.

Mario

 

[Heling]

Will das Thema mal wieder etwas beleben. Gibt es weitere Fortschritte? Als User des Eagle Tree fehlt mir noch ein Markenfreier Tracker.
Das Ruckeln bei der 1 Hertz Rate läßt sich durch Vorrausberechnung der vermutlich nächsten Zwischenschritte sicher verfeinern. Zugleich könnten kleine Aussetzer damit nicht zum Stillstand der Antenne führen.
Micha

 

[Helimensch]

... genau solche "Feinheiten" ginge es jetzt bei der Weiterentwicklung. 1 Hz beim GPS ist die Grenze, sonst müsste man im Modell auch noch mal einen uC spendieren, der die Daten auf die 4800 Bd für unser Modem bringt. So gebe ich aber einfach seriell die beiden benötigten Sätze des NMEA-Protokolls direkt auf die Schnittstelle, fertig.

Nennen wir das jetzt einfach mal "Kalman-Filter", was am Boden zur Auswertung und Zwischenberechnung der sekündlich eintreffenden Daten benötigt wird. Auch die 5Hz-GPS-Module machen intern nichts anderes. M. W. ist der max. sekündliche Abgleich "systembedingt" bei GPS vorgegeben und wird auch nur "zwischenberechnet".
Denke aber, daß man in einem ersten Schritt gar nicht so weit in die Theorie einsteigen muß: Die letzten drei Positionen hernehmen und die vorauss. nächste Berechnen sollte auch einfacher machbar sein. Z. B. auch über die letzten Aussteuerwinkel der Antenne. 20,30,40 Grad ... da wird der nächste wohl 50 Grad sein!(?)
Die Zwischenwerte auf die selbe Art ermitteln. Anzahl und Wert ergeben sich eben auch aus der gewählten "Taktfrequenz", die für eine möglichst weiche Bewegung nötig ist.

So se(ä)hen denn auch die nächsten Schritte beim Tracker-Projekt aus:
-Unterroutinen für die Zwischenberechung und Ansteuerung der
Servopositionen.
-Menüs für Abgleich, Kalibrierung, ...
(Da das aber oftmals einmalige Sachen sind, würd ich dafür keine
Taster, Display spendieren und lieber die Einstellung über die Com
vorsehen)

Das sind alles Dinge, die schon noch etwas Feinarbeit bedeuten

Spez. für das ET-OSD muß man aber nun auch sagen, daß auch dort ein Antennentracker geplant ist. Meine sogar, daß das Erscheinen für dieses Jahr noch vorgesehen war.

 

[Helimensch]

Hi Leute,

wollte mal kurz eine kleine Abfrage zu diesem Projekt hier machen.

Mein Sommer war mir persönlich etwas zu schade, da Abende lang an
irgendwelchen Programmzeilen zu feilen. Nun rückt aber der nächste
Winter unaufhaltsam näher und man kann sich mal wieder über die Weiter-
entwicklung Gedanken machen.

Grundsätzlich hatte das ja funktioniert. Im Beitrag vorher kam rum, daß schon noch etwas Feinschliff nötig ist. Alles kein Problem, aber eben noch etwas aufwändig.

EzOSD mit EzAntennen-Tracker sind am Markt, weitere kommerzielle Systeme
sind schon angekündigt und deren Preis ist auch mit ner Eigenentwicklung kaum
zu knacken.

Stellt sich also die Frage, ob unser Projekt an dieser Stelle noch weitergeführt
werden sollte!? ... also auch was die Aktualisierung in diesem Forum z. B. angeht.

Und da bin ich nu bei Euch ...

Finde das immer noch eine sehr interessante Sache, auch wenn man evtl. mal an Anwendungen jenseits einer Antennennachführung denkt.
Werde da auch dran bleiben, allerdings dann evtl. eher für mich selber aus reiner Spielerei.

Wie ist denn Eure Meinung dazu?
-Nutzt Ihr z. B. schon den EzAntennentracker?
-Erfahrungen/Sachen, die man da besser machen könnte?
-Gibt es da Leute, die auf ne OpenSource-Lösung Wert legen?
-Andere Anwendungen dafür?

... also ich wär da wirklich um ein paar Ideen/Kommentare dankbar.
Sowas ist halt auch immer eine Motivationsfrage. Und für so eine Geschichte braucht man doch einen gewissen Antrieb. Zeitlich und vom Aufwand her wirklich nicht ganz unerheblich.

Mario