#!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- """ FOXHUNT — СИМУЛЯТОР ПЕЛЕНГАЦИИ «горячо-холодно» (уроки 1-2, без железа). Зачем это до выхода на охоту: на реальной охоте ребёнок ищет спрятанную лису по громкости зуммера охотника (ближе → выше RSSI → чаще пики). Но ПОЧЕМУ громкость так себя ведёт и почему «горячо везде» при мощной лисе — видно только на карте поля RSSI. Этот стенд рисует этаж, прячет лису, ведёт охотника мышкой и озвучивает ТЕ ЖЕ зоны (RYADOM/GORYACHO/TEPLO/HOLODNO), что зашиты в FoxHunt_Hunter.ino — включая усреднение RSSI и порог тишины. Физика — та, что стоит за прошивкой: * лог-дистанционная модель RSSI(d) = P_tx − PL(d0) − 10·n·lg(d/d0) (n≈3 в здании); * усреднение RSSI по окну RSSI_AVG_N пакетов (в прошивке скользящее среднее) гасит скачки ±3-5 дБ и даёт плавную «громкость»; * зоны громкости ZONES[] и порог тишины RSSI_SILENCE — 1:1 со скетчем охотника. Ключевой педагогический вывод виден руками: приглушённая лиса (2 дБм) даёт контрастные зоны на масштабе этажа, а мощная (14 дБм) «затапливает» весь этаж в RYADOM — искать нечем. Это ровно то, о чём METODIKA.md: «если горячо везде — убавьте FOX_TX_PWR_DBM». Управление: двигайте мышь над картой = ходите с охотником. Ползунки — мощность лисы, показатель n, окно усреднения. Кнопка — спрятать лису заново (случайно). Запуск: uv run foxhunt_sim.py Без uv: pip install numpy matplotlib && python foxhunt_sim.py """ # /// script # requires-python = ">=3.11" # dependencies = ["numpy>=1.26", "matplotlib>=3.8"] # /// import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.widgets import Slider, Button from matplotlib.patches import Rectangle, Circle # --- Радио-параметры (1:1 с foxhunt_common.h / FoxHunt_Hunter.ino) --- FREQ_MHZ = 869.0 D0_M = 1.0 # Зоны громкости — КОПИЯ ZONES[] из FoxHunt_Hunter.ino (порог по усреднённому RSSI). # (rssi_min, period_ms, name, цвет). period_ms=0 → сплошной тон (RYADOM). ZONES = [ (-55, 0, "RYADOM", "#dc2626"), # очень близко: сплошной тон (-70, 250, "GORYACHO", "#f97316"), # горячо (-85, 600, "TEPLO", "#eab308"), # тепло (-100, 1400, "HOLODNO", "#3b82f6"), # холодно ] RSSI_SILENCE = -100 # тише — зона молчания (нет ни одной зоны) # Сцена: этаж SIZE×SIZE метров. SIZE_M = 40.0 GRID = 200 def rssi_at(dist_m, tx_dbm, n_exp): """ Лог-дистанционная RSSI(d). PL(d0) на 869 МГц ≈ 32.45+20lg(f)+20lg(d0_km). Возвращает RSSI в дБм в точке на расстоянии dist_m от лисы. """ dist_m = np.maximum(dist_m, D0_M) pl_d0 = 32.45 + 20 * np.log10(FREQ_MHZ) + 20 * np.log10(D0_M / 1000.0) pl = pl_d0 + 10 * n_exp * np.log10(dist_m / D0_M) # усиления антенн ~2 дБи с каждой стороны (как в остальных проектах) return tx_dbm + 2 + 2 - pl def zone_for(rssi): """Возвращает (индекс зоны, имя, цвет, period_ms) или None (тишина).""" if rssi < RSSI_SILENCE: return None for i, (rmin, per, name, col) in enumerate(ZONES): if rssi >= rmin: return i, name, col, per return None def main(): st = {"tx": 2.0, "n": 3.0, "avg": 5, "fox": (28.0, 12.0), "rssi_buf": []} rng = np.random.default_rng(0) fig = plt.figure(figsize=(12, 7)) fig.suptitle("FoxHunt: пеленгация «горячо-холодно» — веди охотника мышью по этажу", fontsize=13, fontweight="bold") ax_map = fig.add_axes([0.06, 0.30, 0.52, 0.60]) ax_prof = fig.add_axes([0.66, 0.55, 0.30, 0.35]) ax_buzz = fig.add_axes([0.66, 0.32, 0.30, 0.14]) xs = np.linspace(0, SIZE_M, GRID) ys = np.linspace(0, SIZE_M, GRID) gx, gy = np.meshgrid(xs, ys) hunter = {"pos": (5.0, 5.0)} def field(): fx, fy = st["fox"] d = np.hypot(gx - fx, gy - fy) return rssi_at(d, st["tx"], st["n"]) def draw(_=None): rssi_map = field() fx, fy = st["fox"] hx, hy = hunter["pos"] # --- карта поля RSSI, раскрашенная по ЗОНАМ (как слышит зуммер) --- ax_map.clear() # дискретная раскраска по зонам: строим индекс зоны в каждой точке zidx = np.full(rssi_map.shape, -1) for i, (rmin, _p, _n, _c) in enumerate(ZONES): zidx[(rssi_map >= rmin) & (zidx < 0)] = i # рисуем зоны от дальней к ближней from matplotlib.colors import ListedColormap, BoundaryNorm colors = ["#0b1020"] + [z[3] for z in ZONES] # -1=молчание тёмный cmap = ListedColormap(colors) norm = BoundaryNorm([-1.5, -0.5, 0.5, 1.5, 2.5, 3.5], cmap.N) ax_map.imshow(zidx, origin="lower", extent=[0, SIZE_M, 0, SIZE_M], cmap=cmap, norm=norm, aspect="equal", alpha=0.85) # лиса скрыта от «игрока», но для учителя покажем полупрозрачно ax_map.add_patch(Circle((fx, fy), 0.6, color="white", ec="black", lw=1.2)) ax_map.text(fx, fy + 1.2, "лиса", color="white", ha="center", fontsize=8, fontweight="bold") # охотник ax_map.add_patch(Circle((hx, hy), 0.7, color="#22d3ee", ec="black", lw=1.5)) ax_map.set_xlim(0, SIZE_M) ax_map.set_ylim(0, SIZE_M) ax_map.set_xlabel("метры") ax_map.set_ylabel("метры") ax_map.set_title("Карта зон громкости (что слышит зуммер). " "Двигай мышь = иди с охотником", fontsize=9) # --- профиль RSSI(расстояние) с порогами зон --- ax_prof.clear() dline = np.linspace(D0_M, SIZE_M, 200) ax_prof.plot(dline, rssi_at(dline, st["tx"], st["n"]), color="#334155", lw=2) for rmin, _p, name, col in ZONES: ax_prof.axhline(rmin, color=col, ls=":", lw=1.2) ax_prof.text(SIZE_M, rmin + 0.5, name, color=col, ha="right", fontsize=7) ax_prof.axhline(RSSI_SILENCE, color="#64748b", ls="--", lw=1) # текущее расстояние охотника dh = np.hypot(hx - fx, hy - fy) ax_prof.axvline(dh, color="#22d3ee", lw=1.5) ax_prof.set_xlabel("расстояние до лисы, м") ax_prof.set_ylabel("RSSI, дБм") ax_prof.set_ylim(-115, -30) ax_prof.set_title("RSSI(расстояние) и пороги зон", fontsize=9) ax_prof.grid(alpha=0.25) # --- «зуммер»: текущая зона с усреднением, как в прошивке --- ax_buzz.clear() ax_buzz.axis("off") raw = rssi_at(dh, st["tx"], st["n"]) + rng.normal(0, 2.0) # скачок ±дБ buf = st["rssi_buf"] buf.append(raw) while len(buf) > int(st["avg"]): buf.pop(0) avg = float(np.mean(buf)) z = zone_for(avg) if z is None: name, col, per = "ТИШИНА", "#334155", None else: _i, name, col, per = z beep = "сплошной тон" if per == 0 else (f"пик каждые {per} мс" if per else "—") ax_buzz.add_patch(Rectangle((0, 0), 1, 1, transform=ax_buzz.transAxes, color=col, alpha=0.85)) ax_buzz.text(0.5, 0.62, name, transform=ax_buzz.transAxes, ha="center", va="center", fontsize=16, fontweight="bold", color="white") ax_buzz.text(0.5, 0.25, f"RSSI(avg {int(st['avg'])})={avg:.0f} дБм {beep}", transform=ax_buzz.transAxes, ha="center", va="center", fontsize=9, color="white") fig.canvas.draw_idle() def on_move(event): if event.inaxes is ax_map and event.xdata is not None: hunter["pos"] = (event.xdata, event.ydata) draw() fig.canvas.mpl_connect("motion_notify_event", on_move) ax_tx = fig.add_axes([0.12, 0.18, 0.40, 0.03]) s_tx = Slider(ax_tx, "Мощность лисы, дБм", 0, 14, valinit=st["tx"], valstep=1) ax_n = fig.add_axes([0.12, 0.12, 0.40, 0.03]) s_n = Slider(ax_n, "Показатель n (здание ~3)", 2.0, 4.0, valinit=st["n"], valstep=0.1) ax_av = fig.add_axes([0.12, 0.06, 0.40, 0.03]) s_av = Slider(ax_av, "Окно усреднения RSSI_AVG_N", 1, 9, valinit=st["avg"], valstep=1) def on_tx(v): st["tx"] = v; draw() def on_n(v): st["n"] = v; draw() def on_av(v): st["avg"] = v; st["rssi_buf"].clear(); draw() s_tx.on_changed(on_tx) s_n.on_changed(on_n) s_av.on_changed(on_av) ax_hide = fig.add_axes([0.66, 0.13, 0.30, 0.05]) b_hide = Button(ax_hide, "Спрятать лису заново") def hide(_): st["fox"] = (float(rng.uniform(4, SIZE_M - 4)), float(rng.uniform(4, SIZE_M - 4))) st["rssi_buf"].clear() draw() b_hide.on_clicked(hide) draw() plt.show() if __name__ == "__main__": main()