Positionsbestimmung von Tieren

Hi

Ich hab jetzt das ganze Forum schon hoch und runter abgeklappert, aber noch nichts passendes gefunden.

Problem:

Ich hab eine "Arene" mit der Größe von ca. 300*300m.
In dieser Arena bewegt/bewegen sich ein Tier, bzw. mehrere Tiere.

Ich will nun die Position des Tieres auf ca. 0.5m genau bestimmen.
Ich kann an dem Tier auch einen Sensor anbringen, jedoch maximal die Größe 10cm*10cm*5cm. So ungefähr in der Größe.

Lösungen:

Zuerst habe ich an GPS gedacht, jedoch funktioniert das nur im freien, und ich hab eine Halle.

Also könnte man ein System aufbauen, das wie GPS funktioniert ( Triangulieren oder so?).
Also an 3 Ecken Emfpänger, und das Tier trägt den Sender, oder umgekehrt.
Da Ultraschall ( wegen der Tiere ) wegfällt, bleibt dafür noch Funk übrig.
Leider kenne ich mich nicht so damit aus, und bräuchte von euch jetzt ein paar Hilfestellungen, wie das genau funktioniert, was es kostet, und die wie es um die Fehleranfälligkeit bestellt ist.

Lösung 2:

Zentral über dem Feld eine Wärmebildkamera, und an den Ecken 2 oder 3 Kameras, und ein Rechner wertet die Bilder dan us.

Jedoch habe ich auch hier keine Ahnung über Kosten und Probleme, und Qualität der Wärmebildkamera.

Bin auch über komplett andere Ansätze zufrieden.

Danke für alle Antworten

Mfg reinhold Fischer

P.S.: Muß nicht alles Microcontroller mäßig sein, wollte eher Embedded Systems benutzen.

Bei Funkpeilung sehen wir hier noch ziemlich dünn aus. Die Rasenmähergemeinde irrt auch mit diesem Thema durch die Gegend. Triangularpeilung im z.B. 433MHz Bereich (Fuktürklingel und so was sind da beheimatet) wäre aus meiner Sicht die engere Wahl. Mein Gebet geht an die Funkgötter, sie mögen Gnade walten lassen und uns zu Weihnachten eine kleine preiswerte Funkpeilung unter den Weihnachtsbaum legen.
Netter Gruß

hallo

must du wissen wo welches tier ist?

du könntest an jedes tier einen kleinen infrarot straler bauen welche du per camera orten kannst
gegebenenfalls auch mehrere cameras
da du eine halle hast am besten die cameras unters hallendach.

rein intresse halber
was soll das werden ???

Hi

Wie soll das mit dem Infrarot gehen?

Ich will verfolgen wie sich die Tiere bewegen, und verhalten.
Ist für meinen Vater, k.a. was der dann mit den Daten bezwecken will.

Mfg Reinhold Fischer

Was haltet ihr von der Idee mit den Wärmebildkameras?

Eigentlich wäre das das einfachste, oder?
Die Bilder holen, und dann auswerten, und dann die Position bestimmen.

wie teuer ist sowas?

Mfg R.Fischer

da wurde schon über dieses thema diskutiert:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...4rmebildkamera

Hallo,

a) Wärmebildkamera: Ich habe eine, weil ich Gutachten für die Industrie damit erstelle. Selbst für ein gebrauchtes Exemplar mit popeligen 200 x 120 Pixel Auflösung musst du mindestens 3000 ... 5000 Euro rechnen, für eine neue mit höherer Auflösung kann es bis zu 20.000 Euro und mehr gehen. Und dann siehst du nur Flecke, die nicht von einander zu unterscheiden sind - d.h. wenn zwei deiner Viecher aufeinander zugehen, miteinander kuscheln und dann ihrer Wege ziehen, weisst du hinterher nich t mehr, wer welches ist ...

b) Meine Idee: Halsband oder Bauchbinde mit IR-LEDs rundrum (falls sich ein Tier hinlegt) und Sender dazu, der eine identifizierbares Frequenz/Impulsgemisch produziert. Eine (normale TV-Norm-)Kamera ist zu träge zur Identifizierung. Das sollte dann ein mit schnellen Scan- und Nickbewegungen abtastender Sensor sein, der unter dem Hallendach hängt ...

c) wenn du Kamera und LED-Sender synchronisierst, geht auch eine "normale" Kamera. Das Modul am Tier empfängt ein (selektives) Signal und schaltet nur darauf hin die LEDs kurz ein. So werden nacheinander alle Module aufgerufen, die Kamera kann jedes Tier einzeln erfassen und trägt dessen Position mit Timestamp in eine Datenbank ein ...

Frank

Hi

Ich soll also an dem Tier einen Gürtel mit lauter LED's befestigen, und dazu einen Empfänger.
Dazu an der Decke einen Scanner der sich sehr schnell bewegt, und immer in einem festen Abstand ein Signal an den Tierempfänger sendet.
Der macht daraufhin ein LED an, und der Scanner erkennt, wo sich das Tier befindet.Dann sendet der Scanner ein weiteres Signal an das nächste Tier, das macht die LEDs kurz an, und der Scanner weiß wieder wo sich das Tier befindet.

Oder hab ich da was falsch verstanden?
Was genau ist denn so ein Scanner?
Wie werden die Signale ausgetauscht? Funk?
Was kostet das ganze ungefähr, und wie oft pro sekunde könnte ich die Position abfragen? Also mind. 20-30 mal pro sekunde müßte ich die Position haben.


Mfg Reinhold Fischer

Hallo,

da hast du einiges aus meinen Ideen durcheinandergebracht, oder ich habe mich nicht deutlich geäußert. Also nochmal anders:

Das mit dem Infrarot-"Leuchtgürtel" trifft prinzipiell erstmal für beide Varianten zu.

Variante A: Die LEDs leuchten dauerhaft mit bestimmten Frequenz- u. Impulsmustern. Der Scanner an der Decke muss natürlich Eigenbau sein: eine Fotodiode mit Optik und Elektronik wird von 2 Servos zeilenweise über das "Spielfeld" geschwenkt. Kommt ein Tier mit seinem Leuchtgürtel in das Blickfeld der Fotodiode gibts ein Signal, anhand der Frequenz wird das Tier identifiziert und anhand der gerade aktuellen Blickrichtung kann die Position bestimmt werden ... Während der Einrichtungsphase kann man an der schwenkbaren Optik einen Laserpointer befestigen, um den Schwenkbereich festzulegen und die Positionsbestimmung zu kalibrieren. Ich denke ein komplettes Abscannen der Fläche in Zyklen zu 1 Sekunde dürfte allerdings schon eine sehr große mechanische Herausforderung sein.

Variante B: Jeder Leuchtgürtel hat ein Steuergerät mit Empfänger, das die LEDs nur dann kurz einschaltet, wenn über Funk der Befehl dazu kommt. An der Decke hängt eine Videokamera, die ihr Bild an den selben Steuercomputer liefert, der auch die Signale nacheinander an die Leuchtgürtel sendet. Ergo dürfte im Blickfeld der Kamera immer nur das Licht des jenigen Gürtels zu sehen sein, den man gerade über Funk aktiviert hat ...

Ich glaube kaum, dass es sowas fertig zu kaufen gibt, ohne Basteln wirds nicht gehen. Variante A ist mehr Elektronik/Feinmechanik-, Variante B mehr Computer/Software-lastig.

Um was für Tiere in welcher Größe und Geschwindigkeit handelt es sich eigentlich? Elfantenschlidkröten? Raketenwürmer? 20 bis 30 mal pro Sekunde Position abfragen - ist das nicht ein wenig übertrieben? Das wäre schneller, als eine Film- oder Videokamera (25 Bilder/s)! Variante B könnte wahrscheinlich 5..10 Tiere pro Sekunde erkennen.

Frank

Zitat:

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Zitat von Gast

..eine Fotodiode ...von 2 Servos zeilenweise ....

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Da darf ich mal an Methoden wie die alte "Nipkow"-Scheibe erinnern. In der Anfangszeit des Fernsehens gab's da noch mehr mechanische Methoden für das schnelle Zeilenscannen

nimm doch die idee mit der "normalen" kamera.
kamera an die decke schrauben so das die komplette "arene" -was ist eine arene? arena vielleicht? -abgedeckt ist und dann mittels PC die bilder auswerten. wenns mehrere sind meinetwegen die viecher mit nem farbklecks markieren.
sollte funzen gibt da ja schon passende auswerte routinen
die mit robotern fussball spielen machen das glaub auch so
mfg

Moin!

Das ist aber eine ziemlich üble Aufgabe. (Ich denke das würde locker für eine Studienarbeit für einen Elektrotechnikstudenten reichen!)

Da ist also eine Arena von 300x300 METERN. Aufzulösen auf 0,5m ->
Ein Raster von 600x600Punkten -> 360000Punkte.
Eine Viedeokamera hat 576x720Pixel. Man findet welche mit 45° Öffnungwinkel. Wenn man das mit einer Kamera realisieren will, muss die in ca. 150 Metern Höhe angebracht werden.
Fischaugenobjektive verzerren das Bild und eine Auflösung von 0.5 Metern dürfte nicht mehr erreicht werden.
Daher ist die Variante mit einer Kamera unwahrscheinlich.

Dazu kommt noch eine andere Frage: Ist die Arena komplett flach (einfach) oder sind da noch Hindernisse wie Bäume, Futtertröge, Tragpfeiler für das Hallendach etc. drin? Das wäre dann natürlich wieder eine Stufe schwerer.

Wo wir gerade beim fragen sind, wieviele Tiere maximal sollen erfasst werden? Je mehr Tiere desto mehr aufwand. Und schreib mal was das für Tiere sind. (Hunde, Pferde, Kälbe, Kühe oder was?)

Ein grosses Tier wie ein Pferd könnte man mit zwei Kameras erfassen, die auf Servos gesetzt dem Tier nachfolgen. (Bei einer komplett flachen Arena) Kreuzpeilung.

Bei wenigen Tieren (1-5) würde ich es mit bildgebenden Methoden versuchen, bei sehr unübersichtlichem Terrain oder 50 oder mehr Tieren würde ich RFID und 360000 im Boden eingelassene Empfangsspulen in betracht ziehen. Fraglich ob es das Wert wäre.

MfG Argentan

wozu wärmebildkamera?
du kannst auch eine normale webcam benutzen und über videotracking-software die position bestimmen.

oh 300x300m... das hab ich übersehen.. doh
sorry

Ich will eigentlich nichts zum Thema sagen aber woher so ne reisige Halle???

Hi

Also, um mal die ganzen Fragen zu beantworten.

Zitat:

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Dazu kommt noch eine andere Frage: Ist die Arena komplett flach (einfach) oder sind da noch Hindernisse wie Bäume, Futtertröge, Tragpfeiler für das Hallendach etc. drin? Das wäre dann natürlich wieder eine Stufe schwerer.

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Die "Arena" ist komplett flach.

Zitat:

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Ein grosses Tier wie ein Pferd könnte man mit zwei Kameras erfassen, die auf Servos gesetzt dem Tier nachfolgen. (Bei einer komplett flachen Arena) Kreuzpeilung.

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Diese Möglichkeit fällt raus, da max. 20 Tiere ( es sind tatsächlich Pferde )
in der Halle unterwegs sein könnten.
Das wären dann 40 Kameras die das ganze Überwachen, bei 20 bildern/sekunde, wären das 800 bilder pro Sekunde auswerten.
das schafft kein heute erhältlicher PC in nur annähernd einer Sekunde.
Schon alleine die Bildqualität über Filter verbessern wäre in dieser zeit nicht zu schaffen, geschweige denn alle daten an einen Rechner schicken, dort auszuwerten und dann vielleicht noch abspeichern :)
Außerdem ist der Kosten aufwand extrem hoch.

Zitat:

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Um was für Tiere in welcher Größe und Geschwindigkeit handelt es sich eigentlich? Elfantenschlidkröten? Raketenwürmer? 20 bis 30 mal pro Sekunde Position abfragen - ist das nicht ein wenig übertrieben? Das wäre schneller, als eine Film- oder Videokamera (25 Bilder/s)! Variante B könnte wahrscheinlich 5..10 Tiere pro Sekunde erkennen.

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Es handelt sich um Pferde.
Die haben eine max. Geschwindigkeit von ca. 8-9 m/s, aber so normal zwischen 1-2m/s maximal.

Zitat:

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nimm doch die idee mit der "normalen" kamera.
kamera an die decke schrauben so das die komplette "arene" -was ist eine arene? arena vielleicht? -abgedeckt ist und dann mittels PC die bilder auswerten. wenns mehrere sind meinetwegen die viecher mit nem farbklecks markieren.
sollte funzen gibt da ja schon passende auswerte routinen
die mit robotern fussball spielen machen das glaub auch so
mfg

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Daran hab ich auch schon gedacht, aber die schnelle Auswertung macht mir da warscheinlich zu schaffen.
Man könnte jedoch so wie du schon gesagt hast, die Tiere mit einem Stoftuch oder so markieren, um eine eindeutige Eigenschaft zu haben, dann müßte man das Bild nur noch nach einer größeren Ansammlung der Farbe durchsuchen, und schon hätte man die Position. Nimmt man dann noch eine etwas exotische farbe, die so in der natur kaum vorkommt ( z.b grelles Lila ) dürfte das warscheinlich auch sehr schnell gehen.
Man könnte das ganze zwar nicht mit einer Kamera machen, aber so mit 10 stck. Die brauchen ja keine gute Auflösung, und man muß auch nicht viel filtern, sondern nur den fleck suchen.



Auch sehr gut gefällt mir die Idee mit dem Scanner und den IR-Dioden.
Da würde ich dann eher auf die Methode anfunken und dann blinken setzen.

Und da gibts dann wieder 2 Möglichkeiten.

1) Ich könnte die ganze Hallendecke damit Vollpflastern ( ca. 100stck. das jede ein Feld 30*30 überwacht), angenommen so ein Scanner kostet <20€.
Dann abwechselnd jedem Tier ein Signal senden, das blinkt dann, und welcher Scanner dann was sieht, der meldet dann das er das Tier an der und der Position gesehen hat.

2) gefällt mir pers. besser.
Da ich maximal 20 Tiere habe, bringe ich 20 Scanner zentral an der Hallendecke an.
Wenn ich das System starte, weiß ich ja wo sich die Tiere befinden, also könnte ich jedem Scanner ein Tier zuweisen, das er immer verfolgt, und die Tiere würden in regelmäßigen Abständen blinken.
Über die Ausrichtung des Scanners könnte ich dann die Position des Tieres bestimmen.
Das wäre warscheinlich kostengünstiger und Effizienter.

Erstmal danke an alle, das sie sich über das Problem gedanken machen.
Freue mich auf eure Antworten

Mfg Reinhold Fischer

P.S.: Sorry das ich immer erst so spät antworte, habe in meiner Wohnung noch kein i-net, und kann so nur an der FH antworten.
Studiere Ingenieurs-Informatik im 1.SM in Schweinfurt, hab daher bis jetzt noch keine Ahnung von Elektrotechnik und elektrischen Bausteinen, deswegen frag bich manchmal so blöd :))

Muss das denn unbedingt Echtzeit sein?

Schau mal hier: http://www.cairos.com/industry/technik.php
Leider wird nicht viel über die Technik gesagt.
Ich denke es kann nur eine Zeitmessung sein?!
Bist du schon weiter gekommen?

Sigo

An der Uni Mannheim gibt es einen Informatik-Lehrstuhl, der sich mit Positionsbestimmung in Räumen beschäftigt. So weit ich weiß wird das dort über Funk realisiert. Also bspw. einen Sender auf jedem Pferd und die (mehrere) Empfänger am Zaun/Rand. Dort muss dann "nur noch" die Intensität per Software ausgewertet werden...
Ist natürlich nicht ganz easy, aber die haben dort auch den Vorteil, dass sie von irgendeiner anderen Uni (war das Berlin?) die Sender und Empfänger gestiftet bekommen haben...;-) und sich jetzt um die Software kümmern.

Viele Grüße,

Daniel

Wie wäre es mit einem System was drei Ultraschallsender mit unterschiedlicher Frequent hat und Du misst, wann welcher Ton ankommt und triangulierst. Warum soll das wegen der Tiere nicht gehen? Weil die "Ultraschall hören können"? Blödsinn, es gibt nicht den Uktraschall, und es gibt eh kein Säugetier was über 200 kHz noch irgendwas vernünftig hören kann. Also Ultraschall mit einem Megahertz oder 500kHz und ab geht die Post. Oder halt einfach die kamerageschichte mit IR-LEDs. Aber das wird programmieraufwand Aufgrund der Kameraverzerrung. Die Identifizierung ist aber trotzdem möglich, eine Kamera hat immerhin 30 fps, also bleiben mindestens 15 identifizierbare Zeitfenster pro Sekund. Dan kann man schon einen Code senden. Du willst sicher eh nicht jede Sekunde messen... Bist Du sicher das GPS nicht geht? Es gibt erstklassige Empfänger!
Was ist eigentlich Dein Hintergrund? Kannst Du das alles zwecks Image processing etc?
Irgendwie hab ich nämlich das Gefühl es wird viel zu viel Zeit an sinnlosen Projekten verschwendet die weit außerhalb dessen liegen was der Betreffende kann...

Hi

Also, bis jetzt bin ich noch in der Planungsphase.
Werde das jetzt über eine Funklaufzeitmessung realisieren, zumindest will ich es so erstmal versuchen.

Zitat:

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Wie wäre es mit einem System was drei Ultraschallsender mit unterschiedlicher Frequent hat und Du misst, wann welcher Ton ankommt und triangulierst.

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Und wie soll ich dann 2 Tiere auseinander halten?

Zitat:

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Du willst sicher eh nicht jede Sekunde messen...

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Doch, will ich :)

Zitat:

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Irgendwie hab ich nämlich das Gefühl es wird viel zu viel Zeit an sinnlosen Projekten verschwendet die weit außerhalb dessen liegen was der Betreffende kann...

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Und wie soll man dann bitteschön was lernen?
Und Projekte, welche man ohne Probleme lösen kann, sind ja auch irgendwie langweilig.

Mfg Reinhold Fischer

Klar sicher, sonst lernt man nichts, aber man kann auch richtig groß einsteigen und richtig schön auf den Mund fallen. Oft ist es besser kleiner anzufangen und stattdessen etwas funktionierendes hinzubekommen.
Wie Du zwei Tiere auseinanderhalten kannst? Ganz einfach: jedes Tier empfängt!!!!! mit seinem Sensor eine einzigartige Kombination. Und genau die wird per FUNK an einen zentralen Logger zusammen mit der ID de Tieres gesendet. Nimm Ultraschall, das mit Funk ist im Heimbau nicht so leicht zu machen.

Micha

Zitat:

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jedes Tier empfängt!!!!! mit seinem Sensor eine einzigartige Kombination. Und genau die wird per FUNK an einen zentralen Logger zusammen mit der ID de Tieres gesendet.

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Ähhm, das habe ich jetzt noch nicht ganz verstanden:
Ich soll von 3 verschiedenen Positionen aus Ultraschall senden, und das Tier empfängt das, und wenn es die passenden ID zum pferd ist, wird per Funk ein Signal an einen zentralen Logger geschickt.
Und woher bekomme ich dann die Entfernung des Tieres zu den 3 Ultraschallsendern?

Das "Echo" des Schallsignals kann ich ja vergessen, es werfen ja alle Objekte ein "Echo" zurück, und nicht nur das Pferd welches gemeint war.

Mfg Reinhold Fischer

Es wird nur die Laufzeit von den Stationären Sendern zum Pferd gemessen. Da der direkte Weg der schnellste ist, interessieren die Echos nicht..


Sigo

Ich nehme an, dann wird die Fehlerstelle in der Zeit pro Einheit zu groß.
Dann müßte ich die Uhren in dem stationären Sender und dem Empfänger am Pferd auf 1ms genau synchronisieren.

K.A ob das geht, vorallem müßte man das ja alle sekunden ein paar mal synchronisieren.

Das Problem beim Synchronisieren, wenn ich mitten in der Überwachung die Uhren abgleichen will, dann sende ich die aktuelle Zeit des stationären Senders an die "Pferde". Zu der Zeit muß ich dann noch die Zeit hinzuzählen, die das Signal vom Sender bis zum Empfänger ( Pferd ) braucht, und die zeit kenne ich nur, wenn ich die Entfernung habe. Falls das Pferd sich aber nun zwischen der letzten Abfrage, und der Uhrensynchronisation bewegt hat, kenne ich die Entfernung nichtmehr 100% , und wenn ich dann die "falsche Zeit" bei der synchronisation hinzuaddiere, passt alles nichtmehr.

Mfg Reinhold Fischer

Diese Überlegung ist zwar prinzipiell richtig, der Fehler ist aber nur dann nennenswert, wenn man zur Synchronisation ebenfalls Ultraschall benutzt, was aber wenig Sinn macht. Die Laufzeitunterschiede von Licht bzw. Funkwellen betragen selbst auf 300 m nur 10^-6 s.
Zweiter Einwand: Warum sollte jedes Pferd einen Empfänger besitzen? Lässt sich ein Sender, der nur auf einer Frequenz strahlt, nicht sehr viel einfacher realisieren? Dann kriegt jeder Sender eine eigene Frequenz und wird in jeder Sekunde nur ein paar mal kurz eingeschaltet. Mit dieser Methode bekommt man allerdings erst Laufzeitunterschiede und keine absoluten Zeiten. Nun weiß ich nicht, wie viele Empfänger man braucht um daraus die korrekte Position zu errrechnen, oder wie der Trick funktioniert, um doch noch absolute Zeiten zu bekommen. Da aber GPS ja eigentlich das selbe Problem hat und trotzdem mit relativ wenigen (sichtbaren) Satelliten auskommt, glaube ich, dass dieses Problem lösbar ist. Die Frage ist nur: zu welchem Preis?

Ich hoffe, mein Beitrag trägt eher zur Erhellung als zur Verwirrung bei.
Gute Nacht
clnet

Also Pferde, hihi ... die kenn ich gut (Westernreiter) - die können sich echt flink bewegen, ich weiß ja nicht, was Dein Vater erkunden möchte ... Rudelverhalten, Rangordnungsspiele, Beziehnugnsverhalten ... unterschiedliche Tiere oder immer die gleiche Gruppe ... der Zweck des Ganzen würde ich zunächst gerne wissen - ob es wirklich Sinn macht ...



Eine Bilderkennung via Kamera würde ich auch nicht unbedingt empfehlen, da ... 300m x 300m ... Überdacht, Halle - bitte das ist jenseits meiner Vorstellungskraft was das ganze sein soll!
Verhalten von Pferden im Offenstall ... grübel ...
Plane Arena ... keine Futterstellen, Wasserstellen etc ....

Irgendwie kommt mir das Spanisch oder so vor ...

Kreuzpeilung per Funk wäre möglich .. wer eine Halle mit 300 x 300 m hat, hat auch super viel Geld . oder keines mehr ...
Einzelne Sender po Pferd wäre eine Lösung, allerdings bei 20 Sendern auf der Fläche ein nettes Unterfangen. Es würden auch bei geigneter Vorverstärkung ein Empfänger mit vier Antennen in allen Ecken ausreichen und Laufzeitmessung der Signale, ...

Viel Spaß

Oder doch n Fußballstadion?
Oder ne Messehalle?
gibts 300x300m Reithallen?
hmm

Bist du weitergekommen?
Gruß Sigo

Hallo,
vielleicht hilft die folgende URL weiter:
http://www.heise.de/mobil/newsticker/meldung/70408

Klaus

Schau mal hier: http://www-personal.umich.edu/~johan...d/pos96rep.pdf
(übrigens eine sehr interessante Quelle für die Sensorik, leider Stand 1996)

Hier auf S. 169
Und zum besseren Verständnis erst den Abschnitt davor lesen, wo das Conac-Prinzip erklärt wird.

Sigo

Schau mal hier: http://www-personal.umich.edu/~johan...d/pos96rep.pdf
(ein sehr interessantes Buch, leider Stand 1996)
Und dann auf S. 169 ff.
Zum besseren Verständnis vorher noch den Abschnittl davor lesen, wo CONAC beschrieben wird.

Sowas könnte man mit den heute zur Verfügung stehenden Mitteln auch als Low-Cost nachbauen. Die Transponder kommen auf den Reiterhelm oder dem Pferd auf den Kopf..

Gruß Sigo