Akustisk Triangulering av gevärskula

[YngLi]

Skulle det inte gå att göra ungefär som nedan?
Tycker det borde gå att plocka bort störningar då man vet ca kulhastighet o s v, Z tiden bör vara inom ett bestämt område och borde vara ganska lika i läge (X Y) för det båda läges detektorerna.
Kanske blir för komplicerat, är inte så insatt.

Ändring, mängder av sändare och mottagare så man täcker upp hela ytorna, förståss.

[netrunner]

MathiasP: Brukar det inte finna "självläkande" plattor som kulan går igenom? Då bör det ju gå att montera acceleratorerna på dom precis som på filmen:

[BER]

Accelerometrar är nog bättre än mikrofoner gissar dock att man behöver gå upp i samplingsfrekvens om man skall dra nytta av dem.

Tidskritisk…
Beror väll på hur man ser det, hinna med att utföra alla beräkningar eller/och utföra dem rätt i tiden.
Som jag ser det så är det enda som är riktigt kritisk vad det gäller tid är att sampla signalerna rätt så de inte blir distorderade samt att spara undan dem. Och det kan man göra via interrupt så får man tid över till annat.
Det tunga arbetet kommer att vara att korrelera signalerna.

Jag spånar lite fritt nedan: (kanske inte alls överensstämmer med verkligheten, men en start i alla fall)
Delta max: 1 m (sträcka övre vänstra hörnet till nedre högra)
Ljudhastighet i trä: ca 4000 m/s
Ljudhastighet i papper : ca 3000 m/s
Max deltatid = Delta max / ljudhastighet i papper = 1/3000 = 333 us

Kulhastighet: 200 m/s till 800 m/s
Tjocklek tavla: 0.005 m
Impulstid @ 200 m/s = ( tjocklektavla / Kulhastighet ) * magisk_påhittad_faktor =(0.005/200)*5 = 125 us

Det vore trevligt om pulsen har… säg 5 perioder … Nyquist säger då att vi skall sampla 10 ggr under 125 us. 12.5 us mellan varje sampel => 80 kSa @ 200 m/s , 320 kSa @ 800 m/s
Max tid = Max delta tid + Impuls tid = 125 + 333 = 458 us
Max antal sampel per signal = Max tid / min samplingstid = 0.000458 / (( 0.005/800)*5)/10) = 147 st
Korrelationsiterationer per träff = 3*147^2 = 64827 st
Upplösning = Ljudhastighet i papper * sampeltid = 3000 m * 3.1 us = 9.3 mm

Men om man har en analog impulsdetektor som aktiverar en I/O pinne så behöver man ju inte scanna den diskreta signalen eller korrelations beräkna den kontinuerligt utan enbart efter en träff.
Jag skulle nog skriva koden i C, brukar gå att få bra optimering om man vet vad MCU:n kan och vad kompilatorn har för begränsningar/egenskaper.
Klarar ADC på tänkt arduino plattform 1 MSa ?

[netrunner]

Ok, det är ju helt rätt.

Det kritiska är att mäta tiden mellan dom tre sensorerna. Accelerometern jag länkade till toppar ut vid 125Hz och det är ju inte i närheten.

Om man kan mäta ljudet av kulan som träffar träplattan så blir det lättare med ljudhastigheten 320m/s. Kulan går ju fortare än ljudet så smällen från geväret kommer först långt senare. Frågan är om tryckvågen förstör mätvärdet? Den kommer ju att hålla samma hastighet som kulan. Mäta på baksidan av en träplattan? hmm...

En mikrofon kan man ju få att trigga en digital ingång när ljudet överskrider en viss amplitud. Så kan man räkna CPU-cykler mellan triggers. Billigare är det i alla fall.

Om en mikrofon kan mäta tryckvågen kanske det räcker. Snabbare än ljudet i luft men mycket bättre än ljudet i trä.

[MathiasP]

Måste man verkligen sampla signalen? Räcker det inte att man känner av en flank? Vi har en markeringsbunker man kan sitta i. Där jag fick iden föresten. Kan säga att ljudbangen är rätt kraftig. Måste ha hörselskydd.
Ärligt talat kan jag inte höra någon skillnad om kulan träffar tavlan eller inte. Vill gärna inte ha någon gummiduk.
Att sätta en mic i varje hörn är inte helt optimalt för det lär bli sönderskjutet, men är en möjlig väg. Funderar om det behövs en mic något framför så man kan kompensera för olika kulhastigheter. Det kan skilja med hur lång pipa man har. Kanske överkurs till en början.

Det första jag ska göra är nog att bygga en 2 mickrofonförstärkare och ha med mig ett ociloskop så kan man ju se hurdan signal man får om man triggar en flank.


Man kan dela upp projektet i 3 delar.
1. Datainsamling. Det räcker ju att bara mäta tiderna här. Detta ät ju det största dilemmat.
2. Telemetri. Har tidigare lekt med ZIGBEE 2,4GHz 50mW. De räcker mer än väl på det avståndet.
3. Visualisering. Tänkte mig en bärbar dator. Här kan man göra beräkningen betydligt enklare än i en pic. Detta får man lösa när pungt 1 är fixad. Men ser inga större bekymmer med det.

[limpan4all]

Det jobbiga är att kasta "rätt" data.
Om du går på mikrofonlösningen men ändå har någon forma av stomme i tavlan så kan du starta insamlingssystemet via stommljudet.
Du måste nog sampla ljudet men ta med dig ett digitalt minnesoscilloskop samt lämplig mikrofon.
Samla sedan in något 100 tal träffar så får du lite mera grepp om hur hur pass jobbigt det blir

[BER]

Det limpan4all föreslog är nog ett bra tillvägagångssätt.

Behöver man sampla…

Om man inte samplar så gäller det att man kan filtrera bort oönskat information innan man trycker in signalen i MCU:n.

Om man samplar så är möjligheterna betydligt större att anpassa filtren digitalt för att få ett robust system. Till exempel korrelationen innebär att om vardera sensor störs med en individuellt slumpmässig signal med högre energi än träffen så kommer man ändå få ett entydigt korrekt svar.

Som sagt mina tidigare beräkningar var ju fritt spånade så man kanske inte behöver sampla så extremt ofta. Så samla på dig högupplöst mätdata. Simulera, decimera och prova lite olika metoder.

[grym]

för test kan man säkerligen annvända ljudkortet i datorn istället
lättare med bra minnesdjup, man ser i varjefall kurvformen

har själv funderat på samma sak och är klart intresserad av tråden
men löser det med papper på rulle, laserutmärkta mål och webbkamera istället

[blueint]

Två läsgafflar från scanner monterade för X respektive Y. Vid puls så vet man direkt var kulan är.

Alternativt svag radiosändare och mätning av störning. Samt beräkning vilken kulposition som motsvaras av störningen.

[grym]

nu hänger jag inte med

hur skulle man få något av dom att fungera praktiskt?

tänk på att man har väldigt lite tid på sig att detektera själva kulan

[blueint]

Läsgaffeln läser av ett område parallellt. Det som tar tid normat sett är ju att låta den köras över det som ska avbildas. Men om det som ska avbildas har egen rörelse så hänger det på CCD:ns responstid istället. Möjligtvis kan optikbehov ställa till det.

[v-g]

Helt förbannade värdelös ide men säg att du köper 20 lasrar sen monteras 10 av dessa för X och 10 för Y i en "ram" man skjuter igenom. Denna ska då hinna detektera kulan, lasern bör inte vara så fokuserad utan några cm i diam.

På så sätt får man ett rutnät på 10x10 och får därav ut träffbilden. Dock lär det ju bli svårt att få till det men finns viljan så....

[netrunner]

En jätte enkel test bara för 1 dimention:

Två lösa (billiga) mikrofoner som löder om sladden på så att den går in som en stereo mikrofon.

En laptop som sparar till disk, 44kHz stereo okomprimerad WAV.

Så sätter man en mick på varje sida av tavlan och skjuter ett skott (som då bör träffa närmare en mick än den andra).

Öppna filen i ett redigeringsprogram och titta på vårformen.

Har ena ljudkanalen reagerat före den andra? 1 sampel är här 0,7cm så man måste zoom in rätt noggrant.

Detta visa på om mikrofonalternativet i luften framför tavlan är en realistisk väg att gå.

Mikrofoner (mono) finns att få på DX eller Ebay för 10kr och uppåt.

[MathiasP]

Det är exakt så jag tänkte göra. Men har ett portabelt fluke osioloskop. Lättare att annalysera signalerna då.
Med tanke att ljudbangen är rätt så kraftig borde den utmärka sig på amplituden.
Men fortfarande har jag inte fattat hur man räknar ut trianguleringen.

[blueint]

http://en.wikipedia.org/wiki/Multilateration

Med bärbart fluke oscilloskop är det en enkel sak detta.