Используя обычный диктофон и метод корреляции, можно создать простейший акустический локатор. Для этого генерируется специальный ЛЧМ-сигнал (chirp) с определенными параметрами (например, частотный диапазон 500-5000 Гц, длительность 6 мс) и записывается отраженный сигнал. Вычисляя корреляцию между излученным и принятым сигналами, можно определить время задержки отраженного сигнала (TOF), а затем и расстояние до объекта. Этот принцип аналогичен работе радаров.
Эксперимент проводился с использованием мобильных телефонов: один воспроизводил ЛЧМ-сигналы, а другой записывал отраженные. Далее, с помощью FIR-фильтра выполнялась свертка записанного сигнала с исходным ЛЧМ. Обнаружение пиков на графике свертки позволило определить задержку эха и вычислить расстояние до ближайших препятствий. Например, обнаружено эхо от стены на расстоянии 4 метров.
Точность измерений зависит от нескольких факторов, таких как частота дискретизации и длительность ЛЧМ-сигнала. Для повышения точности можно использовать более высокую частоту дискретизации (например, 96 кГц) и увеличить длительность ЛЧМ-сигнала. Также, для определения направления на объект можно использовать несколько микрофонов. Кроме того, можно использовать вычислительные мощности FPGA для обработки сигнала в реальном времени, а так же применять алгоритмы обработки сигналов аналогичные радиолокации с синтезированной апертурой (SAR/РСА), для построения карты помещения.
Использование ЛЧМ-сигналов и FIR-фильтров для вычисления свертки является простым и эффективным методом для создания акустического локатора, что может применяться в образовательных целях. При этом, следует учитывать факторы, влияющие на точность измерения, такие как температура и ветер. Полученные данные могут быть использованы для оценки размеров помещения и наличия крупных объектов.
Изображение носит иллюстративный характер
Эксперимент проводился с использованием мобильных телефонов: один воспроизводил ЛЧМ-сигналы, а другой записывал отраженные. Далее, с помощью FIR-фильтра выполнялась свертка записанного сигнала с исходным ЛЧМ. Обнаружение пиков на графике свертки позволило определить задержку эха и вычислить расстояние до ближайших препятствий. Например, обнаружено эхо от стены на расстоянии 4 метров.
Точность измерений зависит от нескольких факторов, таких как частота дискретизации и длительность ЛЧМ-сигнала. Для повышения точности можно использовать более высокую частоту дискретизации (например, 96 кГц) и увеличить длительность ЛЧМ-сигнала. Также, для определения направления на объект можно использовать несколько микрофонов. Кроме того, можно использовать вычислительные мощности FPGA для обработки сигнала в реальном времени, а так же применять алгоритмы обработки сигналов аналогичные радиолокации с синтезированной апертурой (SAR/РСА), для построения карты помещения.
Использование ЛЧМ-сигналов и FIR-фильтров для вычисления свертки является простым и эффективным методом для создания акустического локатора, что может применяться в образовательных целях. При этом, следует учитывать факторы, влияющие на точность измерения, такие как температура и ветер. Полученные данные могут быть использованы для оценки размеров помещения и наличия крупных объектов.
