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060_4_implementierung_rover.tex

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 \section{Rover}
-	Die Implementierungen für den Rover beginnen mit der Integration des Gyroskops, dies umschließt den Einbau der Hardware und das Einbinden der Sensorwerte in die dafür vorgesehene Komponente. Im nächsten Schritt wird der Ntrip-Client dem System hinzugefügt, damit in den folgenden Prozessen die hochgenaue Positionsbestimmung verfügbar ist. Sobald das GNSS-Modul die Korrekturdaten verarbeitet, kann die Implementierung der Verwaltung für die Routen beginnen. Danach sind alle Voraussetzungen gegeben, um den Modus zum Routen aufzeichnen programmieren zu können. Daraufhin können die Algorithmen für das automatische Befahren der Route entwickelt werden.
+	Die Implementierungen für den Rover beginnen mit der Integration des Gyroskops. Dies umschließt den Einbau der Hardware und das Einbinden der Sensorwerte in die dafür vorgesehene Komponente. Im nächsten Schritt wird der Ntrip-Client dem System hinzugefügt, damit in den folgenden Prozessen die hochgenaue Positionsbestimmung verfügbar ist. Sobald das GNSS-Modul die Korrekturdaten verarbeitet, kann die Implementierung der Verwaltung für die Routen beginnen. Danach sind alle Voraussetzungen gegeben, um den Modus zum Routen aufzeichnen programmieren zu können. Daraufhin können die Algorithmen für das automatische Befahren der Route entwickelt werden.
 
 	\subsection{Gyroskop installieren}
 		Die elektrische Verbindung des Moduls wird über vier Pins hergestellt, dabei handelt es sich um die zwei I2C Leitungen sowie Masse und die Spannungsversorgung. Das Modul kann mit \(+5V\) betrieben werden. Auf der Hauptplatine sind Pin-Leisten vorhanden, um weitere I2C-Module, welche mit \(+5V\) betrieben werden können, dem System hinzufügen zu können.
 		\par
-		Das Modul wird mit einer nicht bestückten Pin-Leise geliefert, daher bestand die Möglichkeit eine gewinkelte Pin-Leiste einzulöten. Es wurde eben diese Pin-Leiste gewählt, um das Modul waagerecht mit einer weiteren Platine verbinden zu können. Bei der zusätzlichen Platine handelt es sich lediglich um einen Verteiler, welcher in Abbildung \ref{fig:gyroPlatine} gezeigt wird. Dort ist zu sehen, wie der Verteiler, durch seine L-Form, an einem Querbalken mit einer Maul-Büroklammer befestigt wird. Das MPU-6050 Module wird seitlich an eine ebenfalls gewinkelte Sockel-Leiste eingesteckt. Auf der Oberseite der Platine befinden sich drei weitere Konnektoren, an denen das Display und das Magnetometer angeschlossen werden. Zwei der Konnektoren sind für das Magnetometer, um es entweder an den I2C-Bus des ESP32 oder an den Auxiliary-I2C-Bus des MPU-6050 anzuschließen. Auf der Unterseite der Platine ist ein Kabel angelötet, welches auf die Hauptplatine gesteckt wird.
+		Das Modul wird mit einer nicht bestückten Pin-Leise geliefert. Daher bestand die Möglichkeit eine gewinkelte Pin-Leiste einzulöten. Es wurde eben diese Pin-Leiste gewählt, um das Modul waagerecht mit einer weiteren Platine verbinden zu können. Bei der zusätzlichen Platine handelt es sich lediglich um einen Verteiler, welcher in Abbildung \ref{fig:gyroPlatine} gezeigt wird. Dort ist zu sehen, wie der Verteiler, durch seine L-Form, an einem Querbalken mit einer Maul-Büroklammer befestigt wird. Das MPU-6050 Module wird seitlich an eine ebenfalls gewinkelte Sockel-Leiste eingesteckt. Auf der Oberseite der Platine befinden sich drei weitere Konnektoren, an denen das Display und das Magnetometer angeschlossen werden. Zwei der Konnektoren sind für das Magnetometer, um es entweder an den I2C-Bus des ESP32 oder an den Auxiliary-I2C-Bus des MPU-6050 anzuschließen. Auf der Unterseite der Platine ist ein Kabel angelötet, welches auf die Hauptplatine gesteckt wird.
 		\par
 
 		\begin{wrapfigure}{r}{0.4\textwidth}
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 			\label{fig:gyroPlatine}
 		\end{wrapfigure}
 
-		Durch diese weitere Platine wurde zum einen der benötigte feste Platz für das neue Modul geschaffen und zum anderen die Möglichkeit offen gehalten, den bereits verbauten Kompass nun über den MPU-6050 zu nutzen, um eine 9-Achsen Sensorfusion zu ermöglichen. Der Versuch diese 9-Achsen Sensorfusion zu implementieren ist gescheitert. Der Hersteller wirbt zwar mit dieser Funktion, jedoch ist die Rechenleitung des Chips nicht ausreichend hoch genug, damit die Funktion umzusetzen werden kann. Daher müssten Berechnung dafür auf den ESP32 ausgelagert werden\cite[]{9achsfail}. Dieser Weg wurde aufgrund der Komplexität nicht weiter verfolgt.
+		Durch diese weitere Platine wurde zum einen der benötigte feste Platz für das neue Modul geschaffen und zum anderen die Möglichkeit offen gehalten, den bereits verbauten Kompass nun über den MPU-6050 zu nutzen, um eine 9-Achsen Sensorfusion zu ermöglichen. Der Versuch diese 9-Achsen Sensorfusion zu implementieren ist gescheitert. Der Hersteller wirbt zwar mit dieser Funktion, jedoch ist die Rechenleitung des Chips nicht ausreichend hoch genug, damit die Funktion umgesetzt werden kann. Daher müssten Berechnung dafür auf den ESP32 ausgelagert werden\cite[]{9achsfail}. Dieser Weg wurde aufgrund der Komplexität nicht weiter verfolgt.
 		\par
 		Die Einbindung des Sensors in den vorhandenen Programmcode erfolgte mit der bereits vorhanden \mintinline{c++}|class SensorData|. Für die Kommunikation mit dem Sensor wird die Bibliothek \texttt{I2Cdevlib-MPU6050} verwendet. Der Klasse wurden neben einer Funktion zum Datenerhalt, die Funktion \mintinline{c++}|void enableGyroscope(); | hinzugefügt. Diese erzeugt ein Objekt für den MPU-6050 und initialisiert sowohl den MPU-6050 als auch den verbauten Digital Motion Processor. Außerdem werden ermittelte Offsets eingestellt. Die periodische aufgerufene \mintinline{c++}|void run(); | Funktion wurde ebenfalls erweitertet und überprüft jetzt in jedem Durchgang, ob neue Daten des Sensors verfügbar sind und verarbeitet diese dann.
 
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 				\item \textbf{openingConnection} In diesem Zustand wird versucht, die Verbindung zu dem Caster aufzubauen. Dafür wird zwischen den Revisionen von Ntrip unterschieden, ob die Position gesendet werden soll und ob Zugangsdaten angegeben worden sind. Sollte der Verbindungsaufbau scheitern, wird in den \texttt{waiting} Zustand gewechselt, ansonsten in den \texttt{pushingData} Zustand.
 				\item \textbf{pushingData} Wenn eine Verbindung zu dem Caster besteht, befindet sich der Client in diesem Zustand und leitet die empfangenen Daten an das GNSS-Modul weiter. Es kann nur in den \texttt{closingConnection} Zustand gewechselt werden.
 				\item \textbf{closingConnection} Sollte der Ntrip Client deaktiviert oder ein Timeout festgestellt werden, wird in diesen Zustand gewechselt, damit die Verbindung aus Sicht des Clients ordnungsgemäß beendet wird. Sobald die Verbindung getrennt ist, wird der \texttt{waiting} Zustand aktiv.
-				\item \textbf{waiting} Wenn dieser Zustand betreten wird, wurde die Verbindung getrennt und es wird darauf gewartet, in den \texttt{openingConnection} Zustand zu wechseln. Dafür muss entweder der Client wieder aktiviert werden oder die automatische Wiederverbindung muss aktiviert sein.
+				\item \textbf{waiting} Wenn dieser Zustand betreten wird, wurde die Verbindung getrennt und es wird darauf gewartet in den \texttt{openingConnection} Zustand zu wechseln. Dafür muss entweder der Client wieder aktiviert werden oder die automatische Wiederverbindung muss aktiviert sein.
 				\item \textbf{notAvailable} Dieser Zustand wird betreten, wenn keine Verbindung zum Internet bereitsteht.
 			\end{itemize}
 
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 			Eine Instanz dieser Klasse besteht unter anderem aus den Koordinaten, welche in dem \mintinline{c++}|struct Coordinates| als zwei \mintinline{c++}|double| Werte gespeichert werden. Zusätzlich kann die Zeit der Erzeugung und die geschätzte Genauigkeit des Punktes angegeben und gespeichert werden. Neben den Methoden zur Datenkontrolle und Zugriff wird die Funktionalität der Klasse durch diese beiden Funktionen gegeben:
 
 			\begin{itemize}
-				\item \mintinline{c++}|double distanceTo(Point); | errechnet die Entfernung zwischen den Koordinaten der Instanz zu dem gegebenen Punkt. Für die Berechnung wird die Erdkrümmung vernachlässigt, deshalb kann der Satz des Pythagoras genutzt werden. Dafür müssen die in Grad angegebenen Koordinaten zunächst in Radianten umgewandelt und anschließend in ein kartesisches Koordinatensystem überführt werden. Anschließend kann die Entfernung der beiden Punkte berechnet werden. Dafür werden die beiden Koordinaten einer Achse voneinander abgezogen und anschließend quadriert. Die Ergebnisse der beiden Achsen werden schließlich aufsummiert und radiziert.
+				\item \mintinline{c++}|double distanceTo(Point); | Errechnet die Entfernung zwischen den Koordinaten der Instanz zu dem gegebenen Punkt. Für die Berechnung wird die Erdkrümmung vernachlässigt, deshalb kann der Satz des Pythagoras genutzt werden. Dafür müssen die in Grad angegebenen Koordinaten zunächst in Radianten umgewandelt und anschließend in ein kartesisches Koordinatensystem überführt werden. Anschließend kann die Entfernung der beiden Punkte berechnet werden. Dafür werden die beiden Koordinaten einer Achse voneinander abgezogen und anschließend quadriert. Die Ergebnisse der beiden Achsen werden schließlich aufsummiert und radiziert.
 
 					\begin{eqnarray}
 						d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}
 					\end{eqnarray}
 
-				\item \mintinline{c++}|int16_t courseTo(Point);| errechnet den Kurs von dem aktuellen Punkt zu dem gegebenen Punkt und gibt ihn in Grad aus. \(0^\circ\) entspricht Norden. Von da an wird im Uhrzeigersinn weiter gezählt, sodass \(270^\circ\) etwa einen Kurs nach Westen angeben würden. Für die Berechnung müssen die Längen- und Breitengrade zunächst in Radianten umgewandelt werden. Anschließend kann dann mit der Formel
+				\item \mintinline{c++}|int16_t courseTo(Point); | Errechnet den Kurs von dem aktuellen Punkt zu dem gegebenen Punkt und gibt ihn in Grad aus. \(0^\circ\) entspricht Norden. Von da an wird im Uhrzeigersinn weiter gezählt, sodass \(270^\circ\) etwa einen Kurs nach Westen angeben würden. Für die Berechnung müssen die Längen- und Breitengrade zunächst in Radianten umgewandelt werden. Anschließend kann dann mit der Formel
 
 					\begin{eqnarray}
 						\theta = \text{atan2}(\sin(\Delta \lambda)cos(\phi_2), \cos(\phi_1)\sin(\phi_2) - \sin(\phi_1)\cos(\phi_2)\cos(\Delta \lambda))