Implementierung eines Netzwerks von HF-Empfängern / Sendern

Ich sollte klarstellen, dass ich kein Elektronikfan bin, obwohl ich Elektronik für mein Abitur gemacht habe (und ein A bekommen habe), habe ich 2 Katzen namens Ollie und Tiggy. Ich möchte nicht, dass sie aus offensichtlichen Gründen auf die Straße gehen. Mein Haus ist hauptsächlich von Feldern umgeben, auf denen sie die meiste Zeit verbringen.

Ich verwende derzeit ein Gerät namens Loc8tor. Leider ist die Reichweite nicht gut genug, daher habe ich eine Lösung gefunden, an der viele Funksender / -empfänger beteiligt sind.

Unser Haus liegt zwischen 2 Feldern. Es gibt viele Bäume in den Hecken. Ich müsste mehrere Funksender / -empfänger bauen, die ich an den Bäumen um die Felder befestigen kann (je höher, desto besser das Signal). Jeder Sender / Empfänger erkennt Nachrichtensignale entweder vom loc8tor-Tag der Katze oder von benachbarten Knoten in Reichweite. Ich denke, es muss eine Reichweite von mindestens 150 m haben. Wenn man bedenkt, dass mein loc8tor über diesen Bereich verfügt (obwohl er diesem nicht gerecht wird), kann er sicherlich implementiert werden.

Ich könnte ein an mein Android-Telefon angeschlossenes Arduino mit einem HF-Empfänger verwenden. Mit meinen Programmierkenntnissen könnte ich eine App programmieren, um eingehende Signale von den Knoten zu erkennen. Basierend auf der Anzahl der Signale, ihren Positionen und der Signalstärke kann ich ihre Position auf einer Karte abschätzen und mithilfe des GPS meines Telefons auch sehen, wo ich relativ zur Position der Katze bin. Wenn ich der Katze nahe genug komme, um das Signal ihres Tags auf meinem Telefon zu empfangen, kann ich als Knoten fungieren und hoffentlich die Genauigkeit ihrer geschätzten Positionen verbessern.

Wenn die Katzen von keinem der Empfänger erkannt werden, benachrichtigen Sie mich über die App auf meinem Telefon.

Wie würde ich das alles machen? Ich habe nicht die nebligsten! Ich habe einige Erfahrung in der Programmierung von Mikrocontrollern ... aber nichts sehr komplexes. Es würde erfordern, einen Satz programmierbarer Empfänger / Sender zu bauen, die an austauschbare Stromquellen angeschlossen sind (mit etwas Glück sollten sie jedoch eine Weile halten, wenn man bedenkt, dass die loc8tor-Tags meiner Katze in den letzten Monaten nur mit 2 winzigen 1,5-V-Batterien betrieben wurden) und sie so programmieren, dass sie senden Ein Signal mit dem Standort und der Signalstärke der Katze, das andere Knoten aufnehmen und erneut senden können und das effektiv als Signalverstärker fungiert. Wenn das Signal dann eine Nachricht über den Aufenthaltsort meiner Katze enthält, werden diese Daten über den Arduino-Dateneingang und meinen verwendet Das GPS des Telefons zeigt den vermuteten Radius des möglichen Standorts der Katze auf einer Luftkarte zusammen mit meiner Position an.

Hier ist ein Diagramm dessen, was ich implementieren möchte: http://img23.imageshack.us/img23/9639/catdetection.png

Könnte mir bitte jemand sagen, ob dies eine realisierbare Idee ist, und wenn ja, bitte sagen Sie mir, welche Komponenten und Werkzeuge ich benötigen würde und wie ich schließlich einen dieser Empfänger / Sender bauen würde.

Hier ist ein Lesematerial für alle, die daran interessiert sind zu helfen:

Arduino für Android Serverbox

Loc8tor Plus

Loc8tor Design Patente

Weitere Informationen: Loc8tor arbeitet mit 2,4 GHz

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Lassen Sie uns dies zunächst einfach machen: Nehmen wir an, ich möchte ein Tag für eine meiner Katzen erstellen, das aus einem Sender (und möglicherweise auch einem Empfänger) besteht, um dem Sender mitzuteilen, wann mit dem Senden begonnen werden soll, was viel effizienter wäre Empfänger an ein an mein Telefon angeschlossenes Arduino angeschlossen, RF bei 433 MHz mit einer Reichweite von 300 m. Und denken Sie daran, dass das Katzenetikett mit 2 LR44 1,5-V-Batterien betrieben wird.

Kann ich etwas klein genug machen, das ein dummes Signal an mein Arduino-Empfänger-Telefon sendet? Der Sender der Katze muss nur ihren Ausweis, Ollie oder Tiggy, senden.

Der an mein Telefon angeschlossene Empfänger sollte das Signal innerhalb von 300 m empfangen. Anschließend muss das Signal für die ID im Grunde genommen dekodiert und die Signalstärke ermittelt werden.

Ich verstehe, dass dies nicht wie beim Loc8tor gerichtet sein wird, aber mit mindestens 3 Knoten wird es ziemlich genau sein, mir ihre Position mitzuteilen.

Stellen wir uns vorerst nur vor, dass dies alles ist, was ich tun möchte. 1 Sender, 1 Empfänger. Was würde ich brauchen, um das zu bauen, und wie würde ich das bauen. Bitte seien Sie detailliert.

Ich schätze alle anderen Vorschläge und all Ihre Hilfe, aber ich möchte wirklich nur wissen, wie ich das genau machen würde. Es kann später verbessert werden. Vielen Dank.

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Ich habe einige grundlegende Dinge bei ebay bestellt: Einige Leiterplatten-Stripboards Ein besserer Lötkolben 5 x PIC12F683-I / P PIC-Programmierer

Ich habe kein Arduino und keine Komponenten gekauft (außer den PICs), denn zu diesem Zeitpunkt wäre das albern.

Ich habe mich nach Tranceivern umgesehen und ich würde vermuten, dass der TRM-433-LT den Job am besten macht. Es ist sehr klein, effizient und anscheinend einfach zu bedienen. Es bietet eine unglaubliche Reichweite von fast 1 km. http://www.linxtechnologies.com/de/products/modules/lt-rf-transceiver

Wenn das keine Lüge ist, wäre ich daran interessiert, dass ein GPS damit funktioniert. Auf diese Weise benötige ich nur 3 Transceiver (2 für jede Katze, 1 für mich), 2 GPS-Module und 1 Arduino. Relativ einfach.

Alles, was ich brauche, sind weitere Ratschläge und eine hilfreiche Hand, um mich durch den Prozess der Zusammenstellung zu führen. Ich werde in Stücke gerissen, wenn ich etwas besseres als den Loc8tor machen kann :)

Dies ist ein schwierigeres Problem, als Sie denken. Das grundlegende Loc8tor-System arbeitet hauptsächlich mit einer Richtantenne im Empfänger, und es gibt Ihnen nicht wirklich die Position des Tags direkt an, sondern zeigt nur an, in welche Richtung es sich vom Standort des Empfängers befindet, zusammen mit einer sehr rauen Schätzung, wie weit es entfernt sein könnte.

Wenn Sie ein Netz von automatischen Empfängern erstellen möchten, muss jeder dieser Empfänger eine Peilung durchführen, entweder mechanisch durch physisches Drehen der Antenne im Kreis oder durch Verwendung mehrerer Antennen und elektrisches "Drehen" des Empfangsmusters. Keine der beiden Methoden wird einfach zu implementieren oder besonders stromsparend sein.

Nur wenn Sie Richtungsinformationen von zwei oder mehr Empfängern kombinieren (und genau wissen, wo sich diese Empfänger selbst befinden), können Sie eine absolute Position für das Tag ableiten.

Sie benötigen also ein Gerät, das in der Lage ist:

• (A) Verfolgen, wo sich jede Katze befindet (und / oder Überprüfen, ob sie unterwegs ist)
• (B) Weiterleiten der Informationen an Ihr Telefon

Hier sind einige Ideen, die Sie für jedes der beiden Probleme berücksichtigen können (ohne Ihr derzeitiges Loc8tor-Tag-System):

Optionen zum Verfolgen der Katzenposition

• GPS: Da es sich im Freien befindet und Sie (vermutlich) keine signifikante Positionsgenauigkeit benötigen, können Sie GPS verwenden. Das ist wahrscheinlich das einfachste; Ein GPS-Modul mit einer Genauigkeit von 3 bis 5 m kostet Sie wahrscheinlich etwa 50 USD, ist also nicht zu teuer, da Sie nur eines pro Katze benötigen.

• HF-Trilateration: Sie können ein Netz von HF-Einheiten (z. B. XBee-Module mit einer Reichweite von mehreren hundert Metern im Freien) an mehreren Stellen in Ihrem Fokusbereich einsetzen. Wenn beispielsweise 3 dieser Einheiten an festen (bekannten) Positionen platziert sind, können Sie die Katzenposition relativ gut bestimmen, indem Sie die Trilateration von Entfernungen basierend auf der Messung des RSSI (Signalstärke) von einem auf der Katze platzierten Transceiver verwenden. Da ich davon ausgehe, dass es im Freien nicht zu viele störende HF-Quellen gibt, ist die Genauigkeit dieser Methode tatsächlich anständig. Mit MEHR als 3 Einheiten an den festen Positionen können Sie die Positionsgenauigkeit noch verbessern. Wenn Sie zuerst RF-Fingerabdrücke / Vermessungen hinzufügen (dh zuerst selbst kalibrieren, indem Sie Signalstärkemessungen an verschiedenen bekannten Positionen in Ihrem Fokusbereich durchführen), kann dies meiner Meinung nach äußerst genau werden.

• Farberkennung: An der Unterseite der Katze kann ein Farbsensor (kostengünstig) angebracht sein, mit dem verfolgt werden kann, auf welcher Art von Oberfläche sich die Katze befindet. Wenn beispielsweise die erkannte Farbe für einen Zeitraum von X kontinuierlich mit den Asphalt- / Betonfarben (im Vergleich zu Gras) übereinstimmt, ist dies ein starker Indikator dafür, dass die Katze unterwegs ist - oder Sie können dies auch anpassen, um dies zu wissen wenn sich die Katze auf einer Oberfläche befindet, die sich der Straße nähert. Diese Methode gibt Ihnen natürlich nur diskrete Informationen (Straße vs. Gras vs. Sand vs. Holz usw.), ist jedoch am einfachsten zu implementieren und ziemlich genau, wenn Sie nur eine Warnung benötigen.

Optionen zum Weiterleiten der Positionsinformationen / Warnung

• Da Sie eine Reichweite von 150 m benötigen, können Sie Xbee-Module verwenden, um die Positionskoordinaten oder den Alarm an ein Xbee-Modul in Ihrem Haus oder an Ihr Telefon zu übertragen.

• Alternativ können Sie ein GSM / GPRS-Modul für ca. 40-60 USD auf jede Katze setzen und es zum Senden von Text oder E-Mail oder TCP-Senden / Posten an eine Webseite usw. verwenden, sodass die Positionskoordinaten / Warnungen direkt angezeigt werden auf Ihrem Smartphone