Система автоматизации старта F3D

[Glider]

Инициативной группой спортсменов авиамодельной лаборатории Екатеринбургского авиаклуба начата работа по разработке системы автоматизации гоночного старта.

Предполагается, что весь стартовый комплекс будет состоять из четырёх отдельных модулей:
1) Модуль судей на линии старта (контроль кругов и хронометраж).
2) Модуль маршала старта (сигнализация на линии старта).
3) Модуль судей на траверзе дальнего пилона (контроль облета дальней вешки).
4) Модуль сигнального светофора на дальнем пилоне (индикация облета дальней вешки).

Предполагается, так же, что система будет иметь два режима работы: полностью автоматический и полуавтоматический.
В автоматическом режиме, после представления моделей, маршал будет включать отсчёт 60 секунд, далее система будет сама разрешать старт первому, второму, третьему и четвертому экипажам, с промежуточной паузой в одну секунду.
В полуавтоматическом режиме, команда на взлет каждому экипажу будет подаваться маршалом старта.
Судьи-секундометристы будут находиться вне зоны гоночной трассы (на траверсе линии старта, но за линией безопасности, примерно в 60-90 метрах от оси трассы). В их задачу будет входить только фиксация пролета линии старта каждой моделью на каждом круге, но без фиксации времени прохождения базы - эту функцию система будет осуществлять автоматически. Более того, в соответствии с ТЗ на разработку, фиксироваться должно как общее время прохождения трассы, так и время каждого круга для каждой модели.
При этом, сигнальная система на линии старта будет показывать номер текущего круга для каждой модели, а так же оповещать каждый экипаж о завершении прохождения базы.
Модуль судей-хронометристов будет состоять из четырех автоматических секундомеров, отображающих время на пятизначных индикаторах: минуты - секунды - десятые - сотые. Там же будут отображаться "залеты" (два отдельных LED-индикатора для каждого экипажа).
Информация о "залетах" от судей на траверзе дальнего пилона - отсутствие сигнала на включение сигнальной лампы при необлете какой-либо моделью дальней вешки - будет автоматически восприниматься модулем судей-хронометристов как ошибка прохождения трассы. При повторной ошибке, в соответствиями с правилами FAI по судейству соревнования класса F3D, система будет аннулировать результат соответствующего экипажа.
Модуль сигнального светофора на дальней вешке, включающий в себя четыре цветных световых индикатора на сверхярких светодиодах, будет управляться дистанционно (по радиоканалу на частоте 2,4 ГГц), сигналами от модуля судей на траверзе дальнего пилона.

В соответствии с ТЗ на разработку системы, все четыре модуля должны быть связаны между собой по радиоканалам. В качестве приемных и передающих устройств предполагается использовать стандартные RC передающие модули и стандартные четерех-шести канальные приемники (2,4 ГГц) (или иные радиотрансиверы, работающие в этом же диапазоне).
Последующая модификация системного комплекса предполагает автоматическую передачу информации о каждой зевершенной гонке в компьютер секретаря старта, для дальнейшего автоматического подсчета результатов, и определения итоговых мест в соревнованиях.

В данный момент завершена работа по моделированию и написание программ для комплекса из двух модулей - модуля судей на траверзе дальнего пилона, и модуля светофора дальнего пилона. Частично заказаны комплектующие для воплощения этих модулей "в железе". Подходит к завершению написание программы для микроконтроллера модуля судей-хронометристов.
К сожалению, нехватка "рабочих рук" и "рабочих голов" не позволяет ускорить выполнение всей работы в целом. Сказывается, так же, и недостаток финансирования - пока для работы используется имеющаяся в наличии элементная база, не очень значительная.

Приглашаются специалисты электронщики, а также программисты, владеющие ассемблером или языком Си, желающие поучаствовать в разработке описанной системы. Однако материального поощрения за эту работу на данном этапе не предвидится.
Кроме того, инициаторы разработки с большой благодарностью примут любую финансовую помощь, которая будет израсходована исключительно на приобретение комплектующих, и на оплату заказов отдельных частей системы промышленного изготовления.

С предложением технической и финансовой помощи просим обращаться в авиамодельную лабораторию к Коровину Владимиру Федоровичу, или к Дорошенко Олегу Федоровичу.

[vit-j]

В Чем пишут? Дельфи? Хронометрия на ноутбуке будет или на дисплее цифровом?

[Glider]

Система строится на микроконтроллерах Atmel. Отсюда требование к программерам - асм или Си.
Дисплей секундомеров - 4 группы по 5 знакомест 7-сегментников. На линии старта еще 4 больших (120мм высотой) семисегментника разных цветов для индикации секунд до старта, а затем - пройденные круги, и завершение гонки (символ "F" - финиш).

Во второй части работы, скорее всего, потребуется и Дельфи, писать прогу для секретарского компа. Но это не ранее, чем через полгода. Успеть бы к весне автоматизировать хотя бы дальнюю вешку. Там стоимость только излучателей для фонарей может быть порядка 250-300 долларьев, если не больше.

[Aleksei D]

Здрасти.
Игорь, есть не большая возможность профинансировать данное мероприятие, но тут к Олегу Федоровичу много вопросов

[Glider]

Не нравится синее - забабахайте красное.
Есть Коровин, есть второй Дорошенко. Да и я сам не прячусь ни от кого.
Просто Олег один из самых заинтересованных в подобной системе, и на нем будет лежать механическая часть работы - корпуса, и т.д.

[vit-j]

Система строится на микроконтроллерах Atmel. Отсюда требование к программерам - асм или Си.
Дисплей секундомеров - 4 группы по 5 знакомест 7-сегментников. На линии старта еще 4 больших (120мм высотой) семисегментника разных цветов для индикации секунд до старта, а затем - пройденные круги, и завершение гонки (символ "F" - финиш).

Во второй части работы, скорее всего, потребуется и Дельфи, писать прогу для секретарского компа. Но это не ранее, чем через полгода. Успеть бы к весне автоматизировать хотя бы дальнюю вешку. Там стоимость только излучателей для фонарей может быть порядка 250-300 долларьев, если не больше.

Сейчас узнаю как заказать платы фабричные и сколько стоит, чтоб в розницу. Сам травить умею, но не всегда идеально под расстояние между дорожками получается. Иногда ножом прорезать приходится.

Как узнаю и если не дорого могу потом ценник выложить. Ну и если плата не сложная - могу вытравить.

[Glider]

Спасибо, Виталий, я это тоже умею делать. И не только вручную. Но печатками взялся заниматься Орлов Леша.
Сейчас дифицит не столько в руках, сколько в головах. Программной частью занимается один человек, а нужно хотя бы еще одного.
Очень актуально - проработать возможность применение стандартных радиомодулей (трансиверов на 2,4 ГГц). Они на порядок дешевле комплекта модельных модуль/приемник. Даже если использовать хайтековские модули и приемники, то цена будет не меньше 500 долларов. А радиомодули можно купить по триста рублей за штуку (нужно 4 штуки).

[vit-j]

Можно orange x с хоббикинга, но за стабильность не отвечаю)

[vit-j]

Парни, кто есть на форуме и неравнодушен к гонкам - давайте по 100-200 рублей скинемся? А? Вам мелочь, а если человек 20 наберется - уже ощутимая сумма, которой хотя бы на светодиоды и компоненты по мелочи хватит.

Завтра рассылку сделаю. Вот кто громче всех там спорил и был не согласен с результатами надо привлекать)))

[Glider]

Смотрели и в сторону Orange Х. Пока есть сомнения. Максимальное расстояние между передатчиком и приемником - порядка 150-180 метров. В принципе, должно работать в любых условиях. Но лучше бы попробовать сначала. У меня в обозримом окружении нет таких.

[evgen]

Может ещё типа таких штуковин можно использовать в качестве приёмо-передатчиков? И защита IP44 пыле-влаго лётная Ну и дальность 300 метров, 6 каналов, ядрёная переключаемая нагрузка на канал 2500 Вт
http://conrad.su/Sistema-radioperekljuc ... ba00933aa0

[Glider]

Может ещё типа таких штуковин можно использовать в качестве приёмо-передатчиков? И защита IP44 пыле-влаго лётная Ну и дальность 300 метров, 6 каналов, ядрёная переключаемая нагрузка на канал 2500 Вт
http://conrad.su/Sistema-radioperekljuc ... ba00933aa0

IP44 - бытовой класс защиты, и никак не влагостойкий. Для наших условий требуется, как минимум, IP60-IP62.
Мощность коммутируемых фонарей - не больше 100-150 Вт.
Стандартные модули 433 МГц, которые использованы в предлагаемых домашних приблудах вряд ли обеспечат надежную связь на расстоянии больше 30-50 метров (зачем шторы в доме открывать с расстояния в два квартала от него?).
Кроме того - цена этого кота в мешке больше, чем надежного хайтековского комплекта Optima.

[IC_XCII]

и да, тема с фиксацией залетов на видеокамеру не раскрыта.

может быть поэкспериментировать на следующей гонке?

[vit-j]

и да, тема с фиксацией залетов на видеокамеру не раскрыта.

может быть поэкспериментировать на следующей гонке?

Если хочешь носиться по поляне и каждый раз 50%(от всех пилотов) недовольных показывать что он залетел или не залетел - вэлкам!

[Miha62]

и да, тема с фиксацией залетов на видеокамеру не раскрыта.

может быть поэкспериментировать на следующей гонке?

Петя, обычная камера даже несфокусируется на модели. Всё уже проверено. не превращай бытовой прибор в Большой адронный коллайдер.

[Mr.Chester]

Забрёл на родной форум =)

подскажите - по сути вся эта система всего лишь позволяет увидеть экипажам все результаты в он-лайне гонки непосредственно в кругу? система ни разу не упрощает судейство. Судей для организации гонки как нужно было великое множество так и остаётся. Более того - уйти от стандартного дублирования хронометром вряд ли оперативно удастся - отладка системы вопрос большой команды.
По сути весь сыр бор только ради того чтоб пилот во время гонки мог понять - имеет смысл рисковать залётами еще или уже один есть. Овчинка выделки не стоит, или я не вижу иных положительных сторон системы?

[vit-j]

Забрёл на родной форум =)

подскажите - по сути вся эта система всего лишь позволяет увидеть экипажам все результаты в он-лайне гонки непосредственно в кругу? система ни разу не упрощает судейство. Судей для организации гонки как нужно было великое множество так и остаётся. Более того - уйти от стандартного дублирования хронометром вряд ли оперативно удастся - отладка системы вопрос большой команды.
По сути весь сыр бор только ради того чтоб пилот во время гонки мог понять - имеет смысл рисковать залётами еще или уже один есть. Овчинка выделки не стоит, или я не вижу иных положительных сторон системы?

Очень много времени занимает процесс подсчета всего гоночного процесса. Переговоры по рации между судьями, переспросы, забивание всего этого в таблицы. На этом этапе часто вмешивается человеческий фактор. Начинаются споры, пересмотры, пересчеты. Идея исключить человеческий фактор.

Спортсмены начинают орать что судьи куплены, все куплено!!! Хотя я эту кухню изнутри знаю, это нафиг никому не надо, так как прибыли от этого всего никакой и эффекта от того что выиграет тот или иной - тоже. Но судьи бывают запариваются от усталости и втыкают круг еще один или типа того. Хотя по сравнению с Тюменью у нас все идеально.

[SergV]

........Идея исключить человеческий фактор.....

Привет, Виталий!

Да никак этот фактор не исключишь, минимизировать да, возможно. Споры то откуда появляются? из-за вероятной ошибки судьи по мнению участника. И так уж у нас как-то сложилось, что, чем авторитетней спортсмен, тем вероятность спора увеличивается.
Ведь недолеты фиксирует как ни крути - человек. Наибольшая вероятность ошибки у судей ближних вешек (Pylon Jadge 2 и Pylon Jadge 3 если их размещать в соответствии со схемой FAI см. вложение) поскольку надо контролировать сразу минимум 3 самолета на одного судью (а в предлагаемой системе планируется 4 самолета в гонке). Ошибка судьи на дальней вешке менее вероятна, поскольку один самолет (на судью) контролировать проще.
По хронометражу и подсчету очков - здесь проще реализовать эту процедуру с минимальным участием человека. Кстати, уже есть программа-таймер, которая использовалась на ЭКР и ЧР по гонкам во Владимире, С-Петербурге (принимал участие лично). У меня есть эта программа, любезно предоставленная в свое время Собко Анатолием Ивановичем. Пару раз ее использовал, когда проводил местные гонки F5D/400 среди юношей. Кнопки подключаются через USB порт и дублируют нажатие клавиш 1, 2, 3. на компе. Судье-хронометристу нет необходимости считать круги, надо только правильно нажать на кнопку при пролете модели линии старт-финиш. Время фиксируется автоматом в компе как общее, так и покруговое. При завершении 10 кругов таймер фиксирует общее время. После сбора информации о недолетах вводится их количество в специальное окно и программа сама пересчитывает очки, если был один недолет, и ставит 200 очков если 2 недолета. Все это можно потом распечатать. Печатается на одном листе А4 сразу два экземпляра результатов. Для секретаря и для участников.

В общем, программу могу скинуть по почте, пишите адрес. Посмотрите, разберетесь. Может пригодится.

С уважением, Сергей Важенин.
Тюмень.

[Glider]

Для реализации первой части этого проекта (светофор), из бюджетных соображений были приобретены: "оранжевый" модуль передатчика (2,4 ГГц, JR-совместимый по корпусу), и пара приемников к нему.
В ходе настройки системы, и отладки ее "мозгов", модуль почил в бозе. Причина не понятна, но факт есть факт - передатчик проработал всего неделю, и умер. В связи с этим, окончательную настройку системы завершить не удалось.

Насколько надежна техника от "Орандж", и стоит ли заказывать новый модуль этой фирмы (я уже пожалел о сделанном выборе), или лучше заказать хай-тековский модуль и пару приемников к нему?
Может ли кто-нибудь дать поюзать аналогичный модуль для передатчика (если другого производителя, то устроит любой - JR-совместимый, или Futaba-совместимый) для завершения работы, и первых натурных испытаний на ближайших соревнованиях, допустим, в Тюмени?
Буду очень благодарен!

[Glider]

Доброго всем времени.
На прошедшей осенней гонке был обкатан первый модуль системы автоматизации старта - радиоуправляемый светофор. По отзывам спортсменов-участников, работа была не напрасной, новый светодиодный светофор гораздо "читабельнее" старого, на лампах накаливания.
В качестве радиоканала были использованы передающий модуль и 6-канальный приемник FrSky, снятые с моего электровертолета.
За всю гонку не было ни одного технического сбоя.
Светофор по кратковременному нажатию кнопки включается на 3 секунды, что исключает проблемы типа "не успел увидеть". К плюсам девайса можно отнести очень низкое энергопотребление - за полный день в режиме реальных соревнований было потрачено менее 50% емкости 3-баночного LiPo аккумулятора емкостью 1850 мА/час. В передающем модуле стоял 2-баночный аккумулятор, аналогичной емкости, который так же разрядился всего на 50%. При том, что размер световых пятен светофора по площади больше чем в два раза чем у старого лампового светофора, по весу новый светофор существенно меньше старого, и ему не нужен автомобильный аккумулятор. Это конечно пустяки, но приятно.
Непосредственные материальные затраты на изготовление светофора (только комплектующие) составили порядка 650 баксов по нынешним ценам. Трудозатраты на разработку идеологии, конструкции, написание программ для микроконтроллеров, и сборку всей этой приблуды я не считал.

На очереди второй (базовый) модуль системы - секундомеры с автоматической регистрацией недолетов. Готовый модуль светофора интегрируется в основной модуль системы, и будет автоматически передавать в систему необлеты дальней вешки каждой из четырех моделей. Прикидочная стоимость комплектушки для создания системного модуля, по моим оценкам, будет так же порядка 500-600 бакинских.
Если кто-то заинтересован в том, чтобы у нас появилась такая система, нужно найти спонсора или мецената (-ов) - я уже не потяну в одиночку такие затраты.
Готов выслушать любые предложения, и буду благодарен за любую реальную помощь.

Вопрос к Сергею Важенину: если предложение поделиться программой от Собко еще в силе, прошу дать знать.

[Glider]

Вопрос к сообществу: есть ли среди моделистов человек, хорошо знающий Visual Basic и Exсel?
Зашиваюсь в одиночку, а хотелось бы к весенней гонке доделать автоматизированный старт хотя бы в упрощенном варианте.
Проглядывается интересное решение информационного табло на светодиодах. Размер табло ~200х1800 мм, полноцветка, результаты гонки индицируются последовательно, синий-красный-зеленый-желтый, без фамилий пилотов. Там же может отображаться служебная информация - приглашение на старт, запрет выхода на поле, начало гонки, и т.д. и т.п. Короче - любая текстовая или графическая информация, вплоть до рекламы спонсоров соревнований.
Кроме того, вариант предполагает, что на поле из судей останется только маршал, все остальные судьи будут за линией безопасности. Секундомеров не будет вообще - круги и время считаются автоматически. Маршал нажатием одной кнопки при отмашке флагом последовательно запускает таймеры, а судьи фиксируют только пролет линии старт-финиш по завершению очередного круга. Залеты на дальней вешке учитываются системой автоматически. Правда, пока не решен вопрос по залетам на ближних вешках, но это дело времени.

Неужели никто из спортсменов не заинтересован в том, чтобы у нас появилась такая автоматизированная система? Я уже не прошу финансовой поддержки. Просто помогите довести до ума то, во что уже вложены деньги, и не маленькие.

[RL2000]

Готов помочь с VBA/Excel. Если надо - с программной частью МК.

[Glider]

RL2000, посмотрите личное сообщение в профиле.

[Glider]

Не смотря на полное отсутствие интереса к предлагаемой системе со стороны спортивных команд, областной федерации, да и самих спортсменов, процесс по ее созданию не прекращается.

Практически завершен этап разработки макетного варианта системы автоматизированного старта F3D, и проведены комплексные «комнатные» тесты, показавшие полную работоспособность аппаратуры и ПО системы. Кроме того, протестирована дальность связи между отдельными составными частями системы, которая в режиме максимальной мощности радио-модулей превышает 1 км на открытом пространстве.
На сегодняшний день в системе 8 отдельных модулей (блоков):

1. Базовый блок – блок электронных секундомеров и счетчиков кругов.
Блок осуществляет синхронизацию работы всей системы в целом, подсчитывает количество пройденных кругов каждым участником, осуществляет «покруговой» и общий хронометраж, а также позволяет фиксировать время нахождения модели за дальней вешкой. Кроме этого базовый блок проводит опрос всех остальных блоков, и суммирование зафиксированных ошибок, допущенных каждым экипажем, ведет постоянный мониторинг батарей питания других блоков системы, и позволяет оперативно (непосредственно после окончания гонки) с помощью малогабаритного ленточного термопринтера (наподобие кассового) распечатать результаты гонки (полетные листки). Для визуального контроля времени гонки на блоке установлены четыре четырехзначных дисплея четырех цветов (красный, синий, зеленый, желтый).
В настоящее время блок реализован на простейшей элементной базе с использованием микроконтроллера «Arduino», и функционально ограничен, но на выходе вариант на одноплатном микрокомпьютере «Orange PI Zero», который позволит отказаться от компьютера секретаря старта – все устройство будет смонтировано в едином корпусе, к которому при регистрации участников соревнований можно будет подключить полноразмерный монитор, клавиатуру, мышь и принтер формата А4 для распечатки итоговых и отчетных документов (от таблицы результатов до отчетов в федерацию и минспорта РФ), а в процессе соревнований будут подключаться выносные кнопочные пульты для судей - счетчиков кругов.
В перспективе на этом блоке будет вестись накопительная база данных по всем проводимым соревнованиям, что позволит существенно сократить как время регистрации, так и подведение итогов соревнований сезона.

2. Блок начальника старта – стартовый флаг с электронной начинкой, размещенной в рукоятке флага (пластиковая труба диаметром ~30 мм). С помощью этого блока начальник старта может проводить рестарт системы перед очередной гонкой, запускать обратный отсчет времени (минута на запуск двигателей), а также дистанционно запускать электронные секундомеры на базовом блоке. При этом запуск секундомеров проводится по отмашке флага – в конструкции блока имеется акселерометр, позволяющий фиксировать ускорение, возникающее при резком взмахе флагом.

3. Блок секторной индикации. Пока он общий для всех стартовых секторов. В корпусе блока размером примерно 500х180х70 мм установлены четыре одноразрядных семи-сегментных индикатора (красный, синий, зеленый, желтый) с высотой цифр 126 мм. Блок предназначен для отображения обратного отсчета, а после старта показывает количество пройденных экипажами кругов и сигнализирует о прохождении трассы. Кроме того, есть возможность отображать и количество допущенных каждым экипажем ошибок – при одной ошибке начинает моргать точка рядом с каждой цифрой, при двух и более ошибках, точка переходит в непрерывный световой режим. Кроме этого на корпусе блока установлены 4 кнопки, с помощью которых начальник старта может фиксировать ошибки, прописанные в правилах соревнований (фальстарт, опасное пилотирование, и т.д.), которые сразу же передаются на базовый блок, и суммируются с ошибками, зафиксированными судьями на пилонах и на линии безопасности.
Возможен вариант с четырьмя раздельными блоками секторных индикаторов.

4. Блок управления светофором. Блок аналогичен сделанному пару лет назад, но выполнен на новой элементной базе (другой приемопередатчик). Позволяет дистанционно управлять светофором. Опционально предусмотрена возможность контроля времени облета моделью дальней вешки (время нахождения модели за дальней вешкой). Эта фишка наверняка будет полезна на тренировках.
При не облёте модели дальнего пилона, на базовом блоке автоматически фиксируется ошибка.

5. Блок светофора. Как и блок управления, аналогичен своему предшественнику. Предполагается, так же, увеличение размера световых матриц до диаметра 250 мм (у старого светофора диаметр матриц 200 мм). Это сделает читаемость фонарей еще лучше.

6. Три идентичных блока судей на ближних вешках и на линии безопасности. Блоки могут использоваться в двух вариантах: с контролем за полетом всех моделей одним судьей, и с четырьмя подключаемыми выносными пультами (кнопками), как это требуют правила FAI. При фиксации первой ошибки на блоке начинает «моргать» индикаторный светодиод. При фиксации второй ошибки светодиод переходит в постоянно включенный режим.

[Glider]

Все блоки системы составляют локальную радиосеть, для которой был разработан специальный протокол, исключающий внутрисетевые конфликты при передаче информации. Сеть работает в разрешенном участке частотного диапазона 2,4 ГГц, но в стороне от диапазона аппаратуры РУ, что полностью исключает вероятность взаимных помех. При этом аппаратные задержки системы сведены к минимуму – время от фиксации события на любом блоке (момент нажатия кнопки) до исполнения команды (запуск или остановка секундомера) не превышает 0,005 секунды, что меньше заданной точности измерения времени системой (разрешение секундомеров - 0,01 секунды). Предельная дальность связи между двумя любыми блоками системы 800…1200 метров (зависит от разновидности приемо-передающего модуля, установленного в блоке).
Кроме того, базовый блок периодически мониторит эфир, и, если на рабочей частоте возникают помехи, автоматически перенастраивает все остальные блоки системы на «чистую» частоту.
Питание всех блоков батарейное – стандартные модельные двух-трех-баночные LiPo аккумуляторы. Питание базового блока может осуществляться от сетевого AC/DC БП ~220/12 вольт, или от автомобильного аккумулятора.

Для полного завершения работы осталось довести до ума графический интерфейс программы базового блока, найти (или изготовить) подходящие корпуса для всех блоков, и выполнить электронную часть в окончательном варианте, который определится только после того, как будут в наличии корпусные изделия.

К сожалению, из-за нехватки финансирования пришлось приостановить работу по изготовлению большого информационного табло, хотя ПО для этого блока уже написано. Возможно, следующей зимой вернусь к этому девайсу.

На фото несколько макетных экземпляров электронных плат блоков, на которых тестировалось разрабатываемое ПО системы (пока, естественно, без корпусов) и скрины основных страниц программы управления системой.
Должен сказать, что приведенные ниже скрины это заслуга единственного форумчанина RL2000, который откликнулся на мою просьбу о помощи. Благодаря Дмитрию программа графического интерфейса приобрела пусть не законченный, но уже вразумительный вид, и частичную работоспособность.