ИНФОРМАЦИЯ О ПРОЕКТЕ

Название проекта
Система позиционирования с помощью распределенной радиопелегационной сети.

Лидер проекта

Емельянов Никита Сергеевич

Кураторы проекта

Цель проекта

Создание системы на основе разработанных инновационных технологий, которая является программно-аппаратным комплексом пеленгации, позволяющей отслеживать с высокой точностью местоположение радиометок в пространстве, реализуемой в рамках IoT.

Задачи проекта/распределение задач по участникам проекта

Анализ предметной области. Обоснование проблемы. Поиск существующих методов решения поставленной задачи. Ознакомление с ФАР (фазированнная антренная решетка).

Поиск материалов по микросхеме. Изучение работы пинов в микросхеме. Консультация с одим из участников проекта разработки микросхемы для антены. Проработка экспериментальной установки в безэховой камере для настройки антены.

Проведение экспериментального опыта по проверке работоспособности антенны в безэховой камере. Изучение документации API mode для XBee. Подключение двух XBee модулей в AT mode.

Проведение эксперимента в безэховой камере, установление положения, в котором достигнута работоспособность. Получение результатов: вольтаж и диаграммы направленности. Анализ результатов.

Первое представление проекта. Для считывания RSSI необходимо подключится к имеющийся XBee. Поэтому мы планируем использовать U.FL коннектор и кабель. Изучение программы optimizer и ее проработка.

Изделие

Количество

Применение

U.FL коннектор

4шт.

Подключение к XBee.

Необходимы для создания протортипа.

Применяются для каждой антены. (4 антены-4 шт).

U.FL кабель

4шт.

Анализ программы TriAngle (по расчету пеленгации меток). Добавление комментариев к коду и разбор алгоритма пеленгации в рамках работы программы.

В ходе эксперимента в безэховой камере соединение проводов оказалось ненадежным, что привело к их обрыву. Востанавливали оборванные соединения.

Замена шлейфов, соединяющих платы антенны, на упрощенный способ соединения в виде отдельных соединительных проводов типа "мама-мама". Подключение всех элементов системы. Получение необходимых напряжений и диаграммы направненности для нулевого угла.

В ходе эксперимента картонная коробка сломалась под весом защитной ткани и из-за натянутости проводов. Для дальнейшего выполнения эксперимента куратором была предложена идея установки кранштата взамен коробки.

Укрепили конструкцию для настойки антенны в безэховой камере.

В ходе эксперимента было обнаружено, что напряжение, подаваемое из программы оптимизатора, не совпадает с напряжением, выходящим на антенну. Экспериментальным образом выявили зависимоть между напряжением в программе и на антенне. Коэффициент пропорциональности равен 1,756 по отношению к антенне.

Выяснили, что из 16 рычагов взаимодействуют с антенной номера - 1,2,3,5,7,9,11,13. С решением этой задачи нам помог разраработчик антенны.

С помощью платы Arduino, поключенной к компьютеру, нам удалось передать напряжение, как и в программе оптимизатора. На выходе с антенны (в связи с Arduino) напряжение не совпадало с тем, которое должно получиться. Стоит отметить, что на плате антенны напряжение выдается верное, но на каналы антенны приходят некорректные значения. Это может происходить из-за неправильной работы антенной части, либо вызвано неисправностью шлейфа.

Следующей задачей будет проверка корректности соединения - отдельными проводами или заменой антенны на другую.

Отчет за 17.08.15
В течении двух выходных дней - 15-16 августа, смогли подключить антенну к Arduino и разобрать распиновку. Выяснилось, что ЦАП-ы (2 штуки) отвечает за свои ножки. Первый ЦАП за 1,2,3,5,7. Второй ЦАП за 9,11,13. Записали необходимые команды для ЦАП-ов на Arduino. На антенне выставляются верные напряжения. Далее стоит задача подготовки системы к прототипированию.

Построение диаграмм направленности в антенной камере для каждых 15 градусов. Запись напряжений и сохранение результатов измерений.

В ходе изучения программы TriAngle определили функции, которые позволяют рассчитывать местоположение метки. В программе было выполнено моделирование таким образом, что местоположение метки было заранее известно. В реальной системе естественно такого быть не должно. Было принято решение переписать некоторые функции кода программы.

Вместо случайного задания расположения приемников (антенн) были выставленны статические значения. Местоположение приемников известно зарание. В данном приближении установили 4 приемника. Количество источников (меток) - 1 штука, что достаточно для результатов, которые предполагаются к окончанию школы.

В программе проводился расчет азимутов на источник в зависимости от координат источника. Так как в реальной системе требуется определить координаты источника в ходе рассчетов, то было принято решение в качестве азимута принять значения, которые получаются в результате анализа RSSI и соответствующего ему угла.

Необходимо переписать программу таким образом, чтобы пеленги образовывались в зависимости от направления, а не изначально известных координат метки (моделирование). Уже от этих пеленгов усредняется местоположение метки.

Задача была поставлена и передана на выполение одному из участников команды.

Пришел заказ на 5 smd-коннекторов и и на 4 u.fl кабеля. К одному из Xbee модулей был припаян коннектор и присоединен кабель. Планируется проверка возможности считывания RSSI с антенны.

Было принято решение использовать Ethernet shield-ы для передачи сигналов от центрального сервера (Intel Edison). Передача по ethrnet к Arduino будет осуществляться через SPI, также как и управляющих сигналов от Arduino к антенне (SPI).

Необходимо использовать два SPI соединения через ethernet и плату (к антенне). Требуется провести исследование способов примения SPI такого формата.

Покупка Ethernet-модуля W5100. Куратор в рамках выполнения проекта доработал сервер на Intel Edison для передачи данных к микроконтроллерам по ethernet.

Прошивка модулей Xbee. В ходе прошивки выяснилось, что Router-ы не могут общаться между собой. Необходимо выяснить какая именно прошивка позволит общаться между модулями. Ориентировочно - метка (Coordinator), 4 антенны (Router). Всего 5 Xbee модулей.

Доработка скетча для микроконтроллеров. Запись необходимых напряжений в соответствующий массив.
Этапы работы скетча:

Код программы TriAngle переписан таким образом, что моделирование теперь происходит по 4-м углам, переданным программе от сервера. Экспериментальное моделирование расположения метки прошло успешно. Далее программу можно применять при экспериментальном опыте в реальных условиях.

Доработка бизнес-части проекта. Переосмысление слайдов презентации в результате общения со специалистом в области бизнес-планирования. Переосмысление основных состовляющих будующего развития проекта. Требуется также консультация с технико-экономичесуой точки зрения (Умнов Алексей Львович).

Доработка некоторых частей 3D модели склада. Принято решение, что на защите будет представлено видео с эксперимента.
Отчет за 19.08.15

Промышленный дизайн для метки. Разработка 3D модели в Autodesk Inventor. Проработка формы и стилистики. Переосмысление дизайна, форм-фактора, стоимости и степени защищенности.

Разработка бизнес-модели. Графическое оформление слайдов. Подготовка речи к презентации на защиту проекта.

Удалось подключить метку как Coordinator API, а приемник сделать источником как Router API (прошивка под XB24-ZB). Купленный ethernet модуль припаян по SPI к Leonardo и Wireless Proto Shield-у. Перепаянный Xbee-модуль (конкретно - коннектор) подключен к Shield-у. Припаяны соединительные провода для подключения платы антенны к SPI на Arduino. В ходе эксперимента удалось настроить метку на передачу сообщений и настроить считыватель (плату с присоединенной антенной) как приемник. Написан скетч, который позволяет считывать значения RSSI с антенны. В ходе проведения опыта выяснилась зависимость в передаче сигнала, но пока не ясно как это сказывается на качестве принимаемого сигнала.

Дописан код программы сервера для Intel Edison, который позволяет вычислять положение меток - рассчет системы нормальных уравнений и вычисление координат источника. Требуется протестировать интерфейс взаимодействия сервера и приемников-пеленгаторов (плат с антенной).