การทำแผนที่ภูมิประเทศด้วย Sonar บนเดสก์ท็อป: Radar ด้วย Simulink

โปรเจกต์ Arduino radar มาตรฐานทั่วไปใช้ "Processing" IDE เพื่อวาดหน้าจอสีเขียว Arduino Radar with Simulink ผลักดันงานวิศวกรรมให้ก้าวเข้าสู่โลกแห่งมืออาชีพชั้นยอด MATLAB Simulink ถูกใช้โดยวิศวกรการบินและอวกาศสำหรับคณิตศาสตร์เชิงอาร์เรย์ (array mathematics) โปรเจกต์นี้บีบให้ Arduino ทำงานเป็นเพียงแค่ DAQ (Data Acquisition) slave ฮาร์ดแวร์ที่เร็วอย่างเหลือเชื่อ โดยทำหน้าที่เรียกใช้ Sonar arrays แบบกวาด และส่ง Serial strings ที่สมบูรณ์แบบอย่างต่อเนื่องโดยตรงเข้าสู่พลังประมวลผลอันมหาศาลของ MATLAB desktop simulation block!

ลูปการกวาดของไมโครคอนโทรลเลอร์ (The Data Pipeline)

Uno ถูกยึดเข้ากับ HC-SR04 Sonar Component ที่ติดกาวโดยตรงบน SG90 Micro Servo

1. Uno ไม่มีการแสดงผลกราฟิกใดๆ มันทำหน้าที่เป็นกลไก data pipeline ที่สมบูรณ์แบบเท่านั้น!
2. loop() ใช้ for loop มาตรฐานเพื่อกวาด Servo จาก 15 ถึง 165 องศา
3. ที่ทุกๆ ขั้นตอนองศาอย่างแม่นยำ มันจะทริกเกอร์ Sonar pulseIn()!
4. การดำเนินการ Buffer ที่เข้มงวด: Simulink ไม่สามารถอ่านข้อความที่มนุษย์อ่านได้ เช่น Angle: 20, Distance: 15 มันจะ crash ได้ มันต้องการบล็อกการแยก string ที่คั่นด้วยคอมมาขนาดใหญ่ที่สิ้นสุดอย่างสมบูรณ์แบบ!

Serial.print(currentAngle);
Serial.print(",");
Serial.print(distanceCM); 
Serial.print("."); // The absolute delimiter character that Simulink awaits!

• Uno จะส่งลำดับ string นี้แบบไดนามิก 50 ครั้งต่อวินาทีผ่านทาง USB COM port!

สถาปัตยกรรมตัวรับของ MATLAB Simulink

งานหนักทั้งหมดทำบนสถาปัตยกรรม PC ขนาดใหญ่ที่รัน MATLAB โดยเฉพาะ

• ผู้ใช้สร้างไดอะแกรม node-block แบบกราฟิกใน Simulink!
• พวกเขาจะลาก "Serial Receive Block" เข้ามาที่เชื่อมต่อกับ COM4 / 9600 Baud!
• คณิตศาสตร์ตรีโกณมิติแบบคาร์ทีเซียน: ข้อมูลที่ได้รับมาคือ Polar Variables (Angle and Radius) อย่างแม่นยำ Simulink จะต้องแปลงสิ่งนี้ทางคณิตศาสตร์! x = distance * cos(theta) y = distance * sin(theta)
• เอนจิ้น Simulink อันทรงพลังจะทิ้งพิกัด X/Y เหล่านี้ลงใน Scatter Plot graph widget ทันที สร้างเส้นโค้ง Radar สีเขียวที่กวาดไปมาได้อย่างยอดเยี่ยมและน่าทึ่ง ซึ่งตรวจจับมือมนุษย์ได้แบบไดนามิกเหมือนกับการติดตามของเรือดำน้ำ!

ซอฟต์แวร์และอุปกรณ์สำหรับการวินิจฉัยทางการบินและอวกาศ

• Arduino Uno/Nano (ความเร็วในการประมวลผลมาตรฐานเพียงพออย่างสมบูรณ์)
• SG90 Micro Servo + HC-SR04 Sonar Component Module
• MATLAB และ Simulink Support Package for Arduino Hardware (จำเป็นต้องมีการติดตั้งซอฟต์แวร์ขนาดใหญ่บนโฮสต์ PC!)
• Custom 3D Printed Sonar Mount Bracket (หาก Sonar เคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยในขณะที่กำลังกวาด คณิตศาสตร์แบบ Cartesian ที่พล็อตใน Simulink จะบิดเบี้ยวไปด้านข้างอย่างรุนแรง!)