Positionsbestimmung mit Ultraschall

 

Autor: Friedemann Sebastian Winkler

Betreuer: Prof. Dr. Matthias Gerdts, Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik, Institut für Mathematik und Rechneranwendung

Abgabe: November 2011

Kurzfassung

Die genaue Bestimmung der Position eines Roboters ist ein fundamentales Problem in vielen Anwendungen. Auf der Suche nach einer Lösung wurden die verschiedensten Verfahren und Sensoren angewandt. Diese Arbeit konzentriert sich nach einem kurzen Überblick über die Verfahren auf die Positionsbestimmung in einer bekannten Umgebung mithilfe von Ultraschall auf der Grundlage des Global Positioning Systems. Verschiedene Möglichkeiten, diese Technologie zu nutzen, werden untersucht und auf Praxistauglichkeit getestet.

Grundproblem ist dabei die Synchronisation von Ultraschallsender und -empfänger. Auf die grundlegende Bestimmung von Messfehlern und Übertragungsgeschwindigkeiten bei der Übermittlung von Synchronisationssignalen folgen Implementierung und Test der Verfahren mit einem Phidget Single Board Computer. Zur Datenübertragung werden dabei insbesondere W-LAN, LAN und Bluetooth genutzt. Daneben kommt auch eine Variante ohne Synchronisierungssignal zum Einsatz, bei der die Synchronität durch gleich laufende Systemuhren gewährleistet wird.

Abstract

Exact knowledge of the position of a robot is a fundamental problem in many robotic applications. Many systems, sensors and techniques for mobile robot positioning have been introduced. After giving a short overview of the different approaches, this paper deals with positioning in known environment with ultrasonic sensors, based on the Global Positioning System. Several approaches to employ this technology are analyzed and their operational suitability is tested.

The basic problem is the synchronization of ultrasonic sender and receiver. In this paper measuring errors and signal delays of different methods are investigated and implementations on a Phidget single board computer are proposed and tested. In particular the transmission of synchronization signals is accomplished via LAN, W-LAN and Bluetooth. In addition an alternative solution without synchronization signal is tested that utilizes synchronized system clocks.

Gesamte Arbeit

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