Sunday, July 28, 2013

GPS Tracker V3 aus der Anwenderperspektive

Die Bestandteile

Der GPS Tracker besteht aus
  • dem Stativ mit Manfrotto MVH502 Video Neiger
  • dem Tracker mit Motor und Elektronik
  • einem Manfrotto Video Schnellwechseladapter am Tracker montiert
  • die DSLR Kamera (Nikon D600 in meinem Fall)
  • einem Fernauslösekabel mit 2.5mm Stereo Klinke
  • dem Handsender
  • seinem Smartphone das einen WLAN Hotspot aufspannt
  • der optionalen Laser Lichtschranke

Tracker wird per Smartphone bedient
Mit dem Smartphone kann man den Tracker einstellen indem man dessen Webseite öffnet. Mit den Pfeilen oben kann man das Stativ über den Schrittmotor links-rechts drehen lassen, sieht aktuelle Daten und kann die verschiedenen Einstellungen vornehmen. So kann man einstellen ob man die Kamera im Video-Modus oder im Photo-Modus hat. In dem einen Fall wird der Auslöser jeweils zum Ein- und Ausschalten gedrückt, im Photo Modus bleibt der Auslöser die ganze Zeit gedrückt und man nutzt die Serienbildfunktion der Kamera.
Wie viel Zeit man der Kamera zu scharf stellen gibt kann eingestellt werden oder diverse Limits, etwa verfolge nur wenn man sich in einem bestimmten Bereich bewegt.
Der Tracker selbst hat die komplette Elektronik und den Motor, der Anwender muss sich darum aber nicht kümmern. Einfach die Batterie einstecken, die Kamera mit dem Tracker über das Fernauslösekabel verbinden und fertig
Stativ, Tracker, Kamera und Fernauslösekabel

Nahaufnahme des Trackers mit Elektronik, Motor und Getriebe

Fernauslösekabel an der Nikon

Der Handsender hat eine eigenen Lithium Ionen Akku der über einen USB Stecker geladen wird. Das Gehäuse ist kleiner als eine Zigarettenschachtel und hat die GPS Antenne per Kabel herausgeführt. Einstellungen kann man am Sender selbst nicht vornehmen. Man schaltet es einfach ein und ab da werden die GPS Koordinaten an den Tracker gesendet. Zusätzlich gibt es noch einen Anschluss für externe Auslöser.

Der Handsender mit GPS Antenne

Ein Auslöser ist eben besagte Laser Lichtschranke. Die wird an den Sender per Kabel angeschlossen und wird über eine eigene Batterie mit Strom versorgt und ab da sendet sie einen kleinen roten Laser auf einen Reflektor. Theoretisch kann der Reflektor bis zu 20m weit entfernt sein und sobald dieser Strahl unterbrochen wird, bekommt der Tracker ein Signal.
Laser Lichtschranke mit Batterie angeschlossen an den Handsender

Reflektor für die Lichtschranke

Betriebsmodus Laser Lichtschranke

Webseite des Trackers
Stellen Sie sich folgende Situation vor: Auf der Skipiste wird die Lichtschranke aufgestellt, an irgend einem Platz wo nur wenige Leute fahren. Auf der einen Seite der Reflektor, auf der anderen Seite der Handsender mit angeschlossener Lichtschranke. Irgendwo anders, vielleicht in 200m Entfernung, ist das Stativ aufgebaut, dort richtet man die Kamera auf den Bereich rund um die Lichtschranke aus, stellt das Objektiv scharf und dann auf manuellen Fokus (um das ständige Scharfstellen der Kamera zu vermeiden). Im Browser setzt man jetzt den Schieberegler "Remote Trigger" auf z.B. 5 Sekunden lang sollen Bilder oder Videos gemacht werden.
Wann immer jetzt jemand die Lichtschranke auslöst werden für diese Zeit Bilder gemacht. Das ist einfach prädestiniert für Gruppenveranstaltungen. Lichtschranke wird aufgestellt, darunter sind ein paar Slalom Stangen und einer nach dem Anderen fährt da durch...
In diesem Modus werden die GPS Daten nicht verwendet, das ganze funktioniert wie ein sehr teurer Fernauslöser. Daher sollte man auch bei den Buttons darüber den Modus "Monitor" und nicht "Follow" eingestellt haben, denn bei "Monitor" bewegt sich das Stativ nicht.

Ein paar Anmerkungen: Ich habe vorher mit diversen Lichtschranken und Möglichkeiten gespielt. Es gab immer zwei Probleme, die Sicherheit der Auslösung und die Sonneneinstrahlung. Verwendet man eine normale Lichtschranke dann fächert sich das Licht sehr schnell auf. Bei 5m Entfernung kann man schon durchlaufen und es kommt nach wie vor genug Licht an dass die Lichtschranke nicht auslöst. Das darf nicht sein, wenn ein Snowboarder mit 60km/h durchfährt soll sie noch sicher auslösen.
Das Problem mit dem Umgebungslicht ist noch schlimmer, denn ein normaler Lichtsensor wird von der Sonne einfach geblendet und ist von seinen Werten her schon nahe am Anschlag. Ob dann noch zusätzliche Licht von der Lichtschranke kommt oder nicht, macht so einen geringen Betrag aus, das kann nicht mehr unterschieden werden. Der Laser ist zwar punktuell heller hat aber das gleiche Problem. Was man deswegen macht ist das Licht mit einer hoher Frequenz ein und aus zu schalten. Damit weiss der Empfänger ob ein statisches Sonnenlicht oder der eigene Laserstrahl gesehen wird. Um das selbst zu bauen ist einiges an Elektronik erfoderlich, Erfahrung welche Bauteile verwendet werden können und der Laser muss das auch aushalten. Langer Rede kurzer Sinn - unmöglich für mich. Bei eBay habe ich aber eine industriell verwendbare Laserlichtschranke für 60.- EUR bekommen die all das bereits kann. Neupreis für diese Leuze Reflexionslichtschranke PRKL 8/24.91-S12: 400EUR.

Initialisierung des GPS Modus

Ist der "Remote Trigger" Schieberegler ganz links, dann werden Triggersignale ignoriert und die GPS Daten stattdessen verwendet. Nur dazu muss der Tracker wissen wo er selbst steht und wohin er ausgerichtet ist, man muss also zuerst eine Intialisierung durchlaufen.
Vom Prinzip her ist das ganz einfach: Man schaltet den Handsender und den Tracker ein, wartet bis die GPS Daten genau genug sind und dann geht man in die Richtung in die die Kamera blickt. Sobald man weiter als 50m entfernt ist, hat man die Initalisierung beendet. Damit weiss der Tracker wo er relativ zum Handsender steht und die Richtung der Kamera.

Gehen wir den ganzen Teil nochmals, aber ein wenig detaillierter, durch.
Als erstes schalte ich den Handsender ein, der benötigt eine Weile bis er alle GPS Satelliten gefunden hat und eine genaue Position liefert, daher schadet es nichts ihm ein wenig Zeit zu gönnen. Dann baue ich das Stativ auf und richte die Kamera auf irgend ein weiter entferntes Objekt aus, auf das werde ich später zulaufen.
Aktuell ist der Staus "No Home position yet"
Jetzt wird der Tracker ebenfalls eingeschalten und verbindet sich mit dem WLAN des Smartphone.
Dort rufe ich die Webseite auf und kann die Koordinaten sowie die Anzahl der gefunden Satelliten sehen, der Status oben ist "No Home position set", sprich das Stativ weiss noch nicht genau wo es steht. Es gibt jetzt mehrere Bedigungen die erfüllt sein müssen damit den GPS Koordinaten vertraut wird: Die Anzahl der Satelliten muss mindestens 6 sein; die GPS Qualität muss 1 (GPS) oder 2 (DGPS) sein; diese Bedingungen müssen für 32 GPS Sätze erfüllt bleiben.



Das Stativ kennt seine Position
aber noch nicht die Blickrichtung
Sobald das alles zutrifft wird diese Position als die aktuelle für das Stativ übernommen und der Status ändert sich auf "Home position set". Solange man jetzt weiter neben dem Stativ steht sollte die Distanz recht klein bleiben, alles andere wären sonst Ungenauigkeiten des GPS Empfängers und man sollte vielleicht die Home Position nochmals übernehmen - ganz unten am Screen auf Set Home klicken.
Mit dem Smartphone und dem GPS Sender in der Hand gehe ich jetzt in Richtung Kamera Blickrichtung und kann so sehen wie die Distanz größer wird. Sobald sie 50m überschritten hat, ändert der Status auf "Tracking" und die Initialisierung ist abgeschlossen.
Kommt man dem Stativ näher als 10m ändert sich der Status auf "min/max distance exceeded", denn sonst würde sich der Motor wie verrückt drehen, mal auf die eine Seite, mal auf die Andere.

Jeder GPS Satz des Handsenders wird ebenfalls mitgezählt, aufgeteilt in Sätze deren Checksummen korrekt waren ("valid") oder nicht. Damit kann man also sofort sehen ob GPS Daten ankommen oder nicht.

GPS Modus: Follow

Im Browser gibt es zwei Buttons, Follow und Monitor. Die Idee des "Follow" Modus ist dass sich das Stativ immer nach dem GPS Sender ausrichtet.
Mode und Limit Selektor
Dem kann man zusätzlich noch Limits setzen, etwa verfolge mich nur wenn ich auf der Piste bin, also +-30°, und nicht wenn ich im Lift rechts querab sitze. Und selbst wenn ich in Blickrichtung der Kamera bin, es macht keinen Sinn Bilder zu machen wenn ich über 200m entfernt bin, dann ist man sowieso nur ein schwarzer Punkt. 
Ob man in diesem Modus den Kamera-Autofokus einschaltet und der Kamera eine gewisse Zeit zum fokussieren gönnt oder nicht ist eine Frage der verwendeten Objektive. Sinnvoll kann beides sein. Wichtig ist nur dass der Remote Trigger abgedreht ist, also auf "Record while in zone" steht.


GPS Modus: Monitor

Aktiviert man diesen Modus, schaltet sich der Motor des Trackers aus und man wird nicht verfolgt. Aber man kann jetzt die Kamera so einstellen dass man die komplette Piste im Blickfeld hat, scharf stellen und den AF auf manuell umstellen und schlielich die Limits einstellen. Wann immer man sich jetzt innerhalb dieser Zone befindet wird fotografiert bzw ein Video gemacht. Vom Prinzip her ist das wie die Lichtschranke, nur wird ein ganzer Bereich überwacht und es wird immer nur die Person beobachtet die den Handsender bei sich führt.


Schlussbemerkungen

Die Tests die ich bis jetzt gemacht habe waren sehr vielversprechend. Die Software funktiniert, die Zuverlässigkeit ist groß genug, die Verzögerungszeit der Laserlichtschranke bei ca. 0.6s. Selbst die Reichweite der Funkstrecke zwischen Handsender und Tracker sollte kein Problem sein, die ist bei über einem Kilometer! Für unsere Anwendungen also mehr als ausreichend. Und für die Kamera und das Stativ habe ich ein Stahlseil mit Schloss um sie z.B. am Liftgeländer gegen Diebstahl zu sichern. Ich denke wir sollte das nächsten Winter ausprobieren...