SODAR 3D na ruchomej platformie

Koło Naukowe Radiolokacji i Cyfrowego Przetwarzania Sygnałów stworzyło prototypowe urządzenie do ultradźwiękowego obrazowania 3D ze sterowaną wiązką na platformie ruchomej. Urządzenie umożliwia skanowanie przestrzeni w zasięgu około 5 m. Jest to krok pośredni przy tworzeniu autonomicznego robota do zdalnego skanowania przestrzeni.

Stworzona platforma ruchoma jest zdalnie sterowanym pojazdem. Zgodnie z założeniami projektu maszynę wyposażono w urządzenie myRIO firmy National Instruments oraz opracowany przez koło radar.

Platforma komunikuje się z komputerem użytkownika za pomocą sieci WiFi, co pozwala na jego wykorzystanie w dowolnym miejscu z dostępem do sieci bezprzewodowej np. w domu, na uczelni czy też w przestrzeni publicznej. Stworzone oprogramowanie uruchomione na platformie ruchowej odbiera polecenia od użytkownika. Dzięki procesorowi czasu rzeczywistego działającym na myRIO, interpretuje on na bieżąco komendy ruchu i wysyła odpowiednie sygnały do każdego z czterech silników prądu stałego.

Silniki sterowane są z wykorzystaniem mostków H umieszczonych na skonstruowanym układzie zasilająco-sterujących stworzonym na płytce uniwersalnej. Mostek H jest układem elektrycznym umożliwiającym sterowanie kierunkiem działania silników prądu stałego.

Radar ultradźwiękowy SODAR 3D

Sodar (ang. SOund Detection And Ranging) jest to ultradźwiękowy radar z elektronicznie sterowaną wiązką, działający w powietrzu. Urządzenie służy do stworzenia wirtualnej (dwu- i trójwymiarowej) mapy otoczenia (określenia względnej pozycji wszystkich nieruchomych obiektów znajdujących się w zasięgu urządzenia) bez wykorzystania mechanicznego kierowania wiązką. Koncepcja działania radaru opiera się na realizacji anteny fazowanej w dwóch płaszczyznach (omówionej później). Ważną kwestią jest tutaj optymalizacja kształtu wiązki oraz optymalizacji parametrów innymi metodami DSP.

SODAR 3D

Opracowany radar składa się z trzech elementów: nadajnika, odbiornika oraz bloku przetwarzania. Moduły te dzięki otworom montażowym mogą być ustawiane jeden nad drugim, tworząc matrycę przetworników do skanera 3D. Rozmiar skanera ograniczony jest do 6x6 przetworników ze względu na nie dość szeroką wiązkę pojedynczego przetwornika (+/- 20° przy spadku mocy o 3 dB). W omawianym zastosowaniu wykorzystano najmniejsze dostępne na rynku przetworniki (o średnicy 10 mm) w celu ograniczenia zasięgu oraz zwiększenia rozdzielczości.

Projekt można wykorzystać w takich dziedzinach jak robotyka, motoryzacja czy też automatyka.

W przyszłości taka mobilna platforma wyposażona w specjalistyczny sprzęt może posłużyć również do obrazowania powierzchni za pomocą technik SAR, rozwijanych przez członków koła pracujących w Zespole Technik Radiolokacyjnych ISE PW.

Duży potencjał do wykorzystania w praktyce oraz innowacyjność – tak oceniany jest stworzony przez koło sposób skanowania powierzchni ultradźwiękami.

Prezentacja projektu będzie mieć miejsce podczas konferencji Signal Processing Symposium 2015, którego partnerem jest Koło Naukowe Radiolokacji i Cyfrowego Przetwarzania Sygnałów.