Determinación de la distancia entre sensores inalámbricos - proyecto de navegación

Estoy buscando una solución que me permita determinar la distancia entre dos puntos, uno de los cuales es estático y el otro no. Es parte de un proyecto en el que estoy trabajando que implicará la creación de una aplicación de navegación para mi barco. Basado en una red inalámbrica de sensores, quiero poder determinar y mostrar en una tableta, información que muestre qué tan lejos se han izado las velas en el mástil. Necesito poner unos sensores en el mástil y en las propias velas. Trabajé en etiquetas RFID pero obtuve malos resultados debido al alto consumo de energía. Probé las mediciones de distancia ZigBee y los acelerómetros, pero terminé con muchos datos ruidosos. Cualquier idea sobre el asunto sería muy apreciada. Recuerde que hay cuestiones ambientales a considerar (clima) y el hecho de que el barco está en constante movimiento.

¿Qué altura tiene su mástil (distancia a medir)? ¿Cuál es la precisión necesaria?
¿Qué tal medir la longitud de la cuerda utilizada para izar la vela? Se puede hacer directamente tratando de averiguar cuánto cable subió/bajó del mástil, o indirectamente al averiguar cuánto cable queda todavía en el cabrestante, por ejemplo.
El mástil varía en longitud pero digamos 30 m. La precisión necesaria es de aprox. 1 metro Hemos pensado en la cuerda pero se complica un poco. Necesitamos introducir datos en la aplicación, por lo que obtenerlos de las velas en lugar de la cuerda parece un poco más fácil.
Puede usar un imán y un sensor de pasillo en los bloques giratorios del tope para contar las revoluciones. También es necesario poder detectar la dirección de la revolución. Cualquier cosa en la vela va a ser difícil de encender. Además, las velas se agitan cuando orzas o viras y quedan atrapadas en el aparejo, etc.

Respuestas (4)

Solo lluvia de ideas aquí.

Podrías poner sensores de presión barométrica en la proa y la amura de las velas. Si mide la diferencia de presión, puede calcular la altura. Puede que no sea súper preciso, pero probablemente funcionaría hasta cierto punto. El cambio de presión a corto plazo en el sensor de proa sería algo preciso mientras la vela sube, incluso sin referencia a otro sensor.

También podría poner un sensor en la base del mástil para que sea su referencia cero y, en ese caso, cada vela tendría un solo sensor en la proa. Esto funcionaría mejor para spinnakers convencionales que tienen una variación considerable en la altura de amura, dependiendo de las condiciones.

Otra forma es usar algo como un codificador óptico en el mástil. El detector estaría en la proa de la vela mayor (esto solo funcionaría para la vela mayor, probablemente no para las velas de proa).

Ninguna de estas cosas va a ser súper confiable. En otras palabras, no creo que esto sea prometedor como un tipo de sistema industrial. Sería más como una ayuda para la enseñanza que podría ser algo interesante (básicamente un truco). Si necesita una confiabilidad sólida como una roca, creo que deberá considerar drizas especiales o algo así.

Gran idea. Dos sensores barométricos, protegidos del viento. st.com/web/en/catalog/sense_power/FM89/SC1316/PF261381 debería hacer el trabajo muy bien
Creo que el equivalente del codificador óptico es bueno. Las velas (o al menos la cabeza de la vela) se desplazan sobre una pista a través del mástil, por lo que en realidad podría tener cierta confiabilidad allí.

Me gusta un poco la idea de la medición ultrasónica aquí. Habría dos transmisores: uno funciona con baterías y está montado en la vela. Emitiría un chip periódicamente. El otro transmisor está con uno de los receptores.

Tendría DOS receptores: uno en la parte superior del mástil, el otro en la parte inferior del mástil. Si estoy pensando correctamente, la relación entre los tiempos recibidos te daría la posición de la vela en el mástil.

Tenga en cuenta que NO necesita saber exactamente cuándo se produjo el chirrido de transmisión. Es decir: no necesita ninguna conexión (alámbrica o inalámbrica) entre el transmisor de la vela y su electrónica. En su lugar, simplemente ve qué señal llegó primero: la base o la parte superior del mástil.

El sistema se calibra disparando el transmisor de referencia (ubicado con uno de los receptores) y midiendo el tiempo que tarda el otro receptor en recibir esa señal.

También puede codificar una señal en el chirrido de transmisión de vela si tiene varias velas. Esto le permite ignorar las señales de una vela que no está en ese mástil en particular.

¿Las velocidades del viento que cambian constantemente alrededor del barco no afectarían gravemente la precisión de cualquier tipo de medición ultrasónica? Los fuertes vientos pueden incluso hacer que la señal se olvide. Yo optaría por algo pasivo con sensores de pasillo o similares. La cuerda parece ser el mejor lugar para comenzar.
El viento es principalmente horizontal. La velocidad del sonido es mucho más rápida que el viento, por lo que el viento horizontal no debería afectar demasiado a la señal. La detección de banda estrecha ayudará a vencer el ruido del viento. Si quiere ser realmente elegante, puede usar una señal compleja con detección de correlación. Ganancia de procesamiento.
@captch: Esa es una posibilidad. Pero creo que vale la pena explorar la idea. Es bastante trivial hacer que los transductores ultrasónicos sean herméticos a la intemperie (piense en Fish Finder) y casi cualquier otra cosa que se haya sugerido simplemente no es lo suficientemente robusta.

Podrías intentarlo con una medición de tiempo ultrasónica. Coloca un altavoz ultrasónico en un lado de la medición y un receptor en el otro. Al medir el tiempo de vuelo, puede obtener la distancia intermedia.

Si hace esto, necesita controlar la temperatura del aire. Una forma de hacerlo sería tener dos sensores a una distancia conocida. Mida el tiempo de vuelo sobre la distancia conocida para calibrar.
Oh, mejor agrego, la velocidad del sonido está controlada casi exclusivamente por la temperatura del aire. No te preocupes por la presión del aire. Puede parecer que ese debería ser un factor importante, pero no lo es. Y en cualquier caso. este método de calibración controlará todas las variables.
La idea es mantener el sistema simple y confiable. El barco se mueve constantemente en condiciones climáticas muy diferentes y difíciles. La calibración puede ser un problema, ya que es posible que se encuentre en condiciones climáticas que no lo permitan, incluso durante unos días. Creo que el sistema tiene que ser lo más resistente posible a la intemperie.
Perdón por no ser claro. La calibración debe ser automática y más o menos continua. Incluso podría haber un transmisor y un receptor dedicados estrictamente para la calibración. No creo que me preocupe por las diferencias de temperatura del aire a diferentes alturas. Podría suceder, pero generalmente no será el caso. Ninguna de las propuestas hasta ahora me parece simple y confiable en el mundo real. El ultrasonido tiende a sufrir de "cosas" que obstruyen la parrilla. Podría ser agua de mar, polvo, etc. Todos los componentes electrónicos de a bordo están sujetos a corrosión. Es un problema interesante pero desafiante.

Si las medidas discretas están bien, puede instalar imanes en el mástil y un sensor de efecto Hall en la vela (o viceversa).

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Si tiene que funcionar para velas de proa, esto probablemente no funcionará muy bien porque no se suben al mástil en una pista. Sin embargo, podría funcionar bien para la vela mayor. Sería mejor tener un imán en la parte superior de la principal y varios detectores en el mástil.
Esto parece bastante interesante, aunque realmente no sé qué tan confiable sería este método, sin embargo, le echaré un vistazo. Idealmente, necesitaría un sistema que funcione en todas las velas y no solo en la vela mayor...
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