使用声纳信标进行准确的2D定位

描述

系统的目的

我制作了一个电阻率计来在野外进行基本的考古地球物理学。耗时的事情之一是将测量值映射到网格上。为此，通常将电线（相距 0.5m）铺设在地面上。

如果我可以在现场走动，并且将每个测量的位置与电阻率数据一起存储，那会更容易。

使用 GNSS（例如 RTK）可以实现厘米精度，但这对我来说太复杂或太贵了。

这就是我制作这个基于声音的系统的原因。它在 25x25 m 的区域中进行了测试，但有一些小的改动（大部分采样时间更长），它应该可以在更大的区域中工作。（例如 75x75m）。

为什么使用可听见的声音而不是超声波？

• 可听见的声音以较低的采样频率工作（我使用 60KHz）。因此需要的处理更少，速度更快。
• 超声波在空气中的衰减要大得多。
• 超声波收发器的高品质因数 (Q) 使其难以使用。您不能用它们传输短带宽或宽带宽信号。

3D打印零件

大约 9 个月前，我们购买了我们的 Prusa mk3s 打印机，它确实达到了预期。它提供了漂亮的结果并且可以毫无问题地工作。

我儿子是 3D 设计师，他像专业人士一样使用 fusion-360（供个人使用）。

电子产品

我想使用德州仪器 CC1312R（高性能低于 1 GHz 无线 MCU），因为它具有出色的规格且成本低廉。（只有几欧元）。不过，0.5 毫米的间距使得在 PCB 上手动焊接有点困难。

我查看了包含该芯片的模块，并选择了意大利公司 Radio Controlli 的模块。效果很好！

原型有点过度设计，以使其更容易进行实验。消除一个运算放大器和一个稳压器是可能的。

PCB 仅在顶部有轨道，底部是完整的接地层。这使得在家中蚀刻变得容易。

正如你在电影中看到的那样，我使用了一个简单的线天线。我从四分之一波长的电线（8.6cm）开始，然后切断小部分，直到接收到的电报的 RSSI 最大化（为此使用 SmartRF Studio 7）。导线的尺寸和方向并不重要。测试范围至少为 100m，但如果调整得当，则应超过 300m。

调试和开发工具

• 对于编程和调试，我使用 LAUNCHXL-CC1312R1 开发套件。

X、0、M 中的软件

• 请参阅包含的源代码。
• 所有设备都使用相同的代码库。启动时读取 2 个引脚的状态，这决定了软件的行为方式。
• 它是用 C 语言和 Code Composer Studio V10.2 IDE 编写的。

调试和可视化 c# 应用程序

• 请参阅包含的源代码。
• 这是一个快速而肮脏的实现，因为它仅用于开发，而不是用于将系统与电阻率计一起使用。
• 它是 ac# windows 窗体应用程序，用 Visual Studio Community 2019 编写。