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Thema: Frage: Wie lässt sich die Entfernung zum einem Atmosphärischen Objekt berechnen?

  1. #1
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    Standard Frage: Wie lässt sich die Entfernung zum einem Atmosphärischen Objekt berechnen?

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    Hallo,

    Der Titel sagt eigentlich schon was ich erreichen möchte.

    Also Beispielsweise möchte ich die Entfernung zum einem Flugzeug berechnen und zeichne das via Foto oder Video mit meinem Smartphone auf,
    danach übertrageich das Bild auf den PC und möchte dort via Script oder Programm eine Distanzmessung vornehmen. Geht sowas und wenn ja, wie wird so etwas gemacht? Ich habe gehört Astronomen können sogar aufgrund von Helligkeitsgraden im Lichtspektrum derartige Aussagen treffen.

    Danke im Vorraus.

  2. #2
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    Standard

    Zuerst benötigt man eine beobachtbare und Bekannte Eigenschaft des Objekts, z.B. die Abmessungen oder Leuchtkraft.
    Dann "vergleicht" man den bekannten mit dem gemessenen Wert. Jetzt muss man nur noch wissen, wie die Werte über die Distanz miteinander verknüpft sind.

    Beim Flugzeug also die Perspektive, bei Sternen die Lichtausbreitung, etc.

    Gruss,
    Christian

    Meine Astro-Page: www.Jeffer.de

  3. #3
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    Nur mit der Smartphonekamera wird das nicht gehen.

    Es gibt verschiedene Methoden;

    Die für Otto Normalverbraucher einfachste ist, wenn Du zwei Punkte auf dem Boden hast und den Winkel bestimmst, dann brauchst Du nur noch Pythagoras. https://de.wikipedia.org/wiki/Parallaxe

    Fraunhofersche Linien im Lichtspektrum bringen Dir nur was wenn Du Objekte in extremer Entfernung messen willst, also andere Galaxien, bei denen die Rotverschiebung schon auffällig ist. Dazu brauchst Du aber ein extrem lichtstarkes Teleskop plus weiterem Gedöns, was Dir so ohne weiteres nicht zur Verfügung stehen dürfte.

    Bezüglich Sonne kannst Du es so machen wie Aristarch: https://de.wikipedia.org/wiki/Aristarchos_von_Samos
    (Was nun aber kein atmosphärisches Objekt ist...)

    Das fällt mir jedenfalls so spontan ein. Radar- und Lasermessung lass ich auch mal weg, ist ja auch nichts was man so mal nebenbei herumliegen hat.

    Gruß Alex

  4. #4
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    Standard

    Ok, danke für die Infos, werde mir das alles mal anschauen.

    Konkret geht es bei meinem Projekt um eine Smartphone App (Android ab vers. 4.0.3 und neuer) bei der ich den Abstand zum Flugzeug festellen möchte.
    Mir steht Adroidseitig natürlich die Kamera zur verfügung als auch die Gyroskope und die GPS-Koordinaten, sowie exakte Datums und Zeitwerte.

    Da das mit dem Bild selbst wohl schwer wird, will ich jetzt versuchen den Smartphonewinkel aus den Gyroskopen abzufragen. Also dadurch das der User
    die Smartphonekamera nutzt um das Objekt zu filmen/fotographiren, kann ich den Winkel aus den Gyroskopdaten erfahren. Theoretisch müsste ich dann ja die
    Parallaxe damit bestimmen und die Entfernung zum Objekt rausbekommen können.

  5. #5
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    Standard

    Moin,
    Zitat Zitat von pmvstrm Beitrag anzeigen
    den Smartphonewinkel aus den Gyroskopen abzufragen
    Das allein wird nicht reichen.
    Bei Meteoren (Sternschnuppen, Boliden) kann die Entfernung nur deshalb ermittelt werden, da man mit Hilfe weit verteilter Bodenstationen die Flugbahn aus verschiedenen Winkeln sieht und per Triangulation die wahre Spur (Höhe, Länge) ermitteln kann.
    Aus einem einzigen Video eines einzelnen Standorts ist das exterm schwierig, es sei denn, du kennst die Größe des Objekts im Maßstab zum Bildfeld deines Objektivs.
    cs, Frank
    frank-specht.de

  6. #6
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    Nur mit einem Smarphone wird das nicht gelingen.

    Am Taghimmel existieren keine Bezugspunkte für das Flugzeug; am Nachthimmel wäre das einfacher, wenn das Flugzeug an Fixsternen vorbeizieht. D.h. du musst die Bahndaten aus den Gyroskopdaten sowie der Position des Flugzeuges auf dem Photo rekonstruieren; das ist sicher ein extrem aufwändiges und dabei unpräzises Verfahren.

    Da das Flugzeug lediglich eine projizierte Spur auf der Himmelskugel hinterlässt, kann ohne Kenntnis der Geschwindigkeit keine Aussage über die Entfernung getroffen werden; oder umgekehrt, ohne Kenntnis der Entfernung keine Aussage über die Geschwindigkeit.
    Gruß
    Tom

    «Hier konnte niemand sonst Einlaß erhalten, denn dieser Eingang war nur für dich bestimmt. Ich gehe jetzt und schließe ihn.»

  7. #7
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    Mir fällt eine Methode ein die funktionieren könnte, aber das Smartphone wohl überfordert:

    Wenn das Smartphone den genauen Flugzeugtyp erkennen könnte, dann kennt man auch die exakte Größe des Flugzeugs. Aus der Lage des Fliegers auf dem Foto sollte sich die scheinbare Größe (also die Größe des Fliegers wie er auf dem Bild erscheinen würde in exakter Draufsicht) berechnen lassen und damit hätte man auch die Entfernung.
    Nun könnte man sogar mithilfe des Gyroskops und dem bekannten Abstand des Fliegers zum Smartphone die Flughöhe des Flugzeugs berechnen.

    Problematisch dürfte aber die Typerkennung sein, es gibt ja nicht nur grobe Unterscheidungen wie 757, 767, A320, A340, etc., sondern auch Untertypen mit sehr verschiedenen Kenngrößen (geänderte Spannweite, geänderte Länge).

  8. #8
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    Ok, das sind alles im allen mal sehr gute Ansätze.

    Ich habe nun meine Handyspecs herraus gefunden (älteres Smartphone) die heute bei so ziemlich jeden Smartphone ab 70 EUR
    der absolute Minimalstandard sein dürfte.

    Sensors: Accelerometer, gyro, proximity, compass, magnet
    GPS: A-GPS and GLONASS
    Main Camera: 720p@30fps

    #Offline-Features
    1) Mit dem Magnetsensor kann man einen Echtzeitkompass umsetzen der (Nord, Ost, Sued, West) Graddaten bereit stellt
    2) Das Gyroskop Y stellt Winkeldaten entlang der Rotationsachse in Echtzeit bereit (Diagnoaler Aufwärtswinkel)
    3) Der Beschleunigungsmesser liefert sowohl vorwärts als auch links, rechts und Ruhe Echtzeitinformationen
    4) Die Kamerafunktion bietet Einstellmöglichkeiten für Video/Einzelbild sowie für Kontrast und Lichtverhältnisse
    5) Lokale Zeitzone sowie exakte Uhrzeit und Datumswerte sind auslesbar
    6) Mondphase bestimmen (z.B Illuminationsgrad in Prozent)

    #Online-Features
    1) GPS-A/GLONASS liefert Längen und Breitengradinformationen
    2) Online-Wetterdatenbanken liefern Sichtweite, Wolkendichte, Windgeschwidigkeit, Luftdruck, Sonnenauf/untergang, sowie Höhe über Meeresspiegel
    3) Aus Onlinedatenbanken lässt sich Positionen vieler Sateliten als auch der IIS abfragen


    Objektentfernung:
    Der Wetterdienst liefert mir die max Sichtweite (meteorologische Sichtweite) z.B 28.4 KM ab den aktuellen Smartphone GPS Koordinaten.
    Die Handykamera hat eine maximale Pixelaufnahmegroesse ergo müsste das Objekt um so näher sein, desto mehr Pixel es verdeckt.

    Nur wie man daraus die Entfernung errechnen kann, ist mir nich so recht klar.
    Geändert von pmvstrm (06.09.2018 um 16:48 Uhr)

  9. #9
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    Mach' mal eine geometrische Skizze mit Objekten, Winkeln, Strahlensatz usw. Daraus kannst du die Formeln und dazu notwendigen Größen ableiten. Der zweite Schritt ist dann, wäre du diese Größen aus den Daten des Smartphones extrahierst.
    Gruß
    Tom

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