Akustisk Triangulering av gevärskula

[YngLi]

1 Går det inte att få fram ett tvådimentionellt läge med två mikrofoner om man vet vart målet är i förhållande till mikrofonerna?

2 Tycker det borde bli mycket räknande om man skall ta hänsyn till ljudets hastighet i luft, både med två (om det går) eller med flera mikrofoner.

[xxargs]

Nej, du måste ha minst 3 mickar som är monterad just i triangel, annars kan du aldrig täcka in ytan eller avgöra positionen var det träffar mellan de två andra mikrofonerna.

Med bara två mickar så kommer man när tidsavståndet mellan pulserna är som kortast kunna säga att det träffade någonstans mitt i mellan mikrofonerna eller utsidan i linje av båda mikrofonerna men du kan inte avgöra var någonstans på linjen eller om är på utsida i linje med mikrofonerna man träffade eftersom pulstiden man mäter bara beskriver ljudavståndet mellan mikrofonerna.

är tiden längre så indikerar att träffen är på sidan av tänkta linjen mellan (eller utsidan) micken men inte vilken sida. - därför behöver man ha en tredje mick som är på sidan i jämförelse (och bäst som i triangel) med linjen som mäter in mäter tidsavståndet gentemot dom andra två mickarna för att kunna avgöra positionen var kulan hamnade på linjen mellan dom två mickarna samt vilken sidan dessa är om träffen inte är mitt på linjen.

du kan inte lösa ett tvådimensionellt problem med bara endimensionell indata

kan man få med papperssmällen (det som går i pappret med mycket högre hastighet och inte det som går via luften som mickarna tar) när kulan går igenom pappret så kan man teoretiskt mäta in avståndet från träffpunkten till respektive mick - men träffen är symmetriskt och du kan inte avgöra sidan och man måste införa assymentri vilket görs med micen på sidan i triangelform)


med andra ord tre mickar placerat i trekant runt tavlan och 3-kanalig inspelning vilket gör att man tyvärr inte kan använda ljudkort med stereoingång eller tvåkanalig osc på enkelt sätt om man inte gör någon listig mixning med olika nivåer på pulserna mm. för att avgöra vilken puls som hör till vilken mick då detta är viktigt för trianguleringen (hörs ju för övrigt på namnet att man måste ha minst 3 input för triangulering )

Med andra ord vet man vilken ordning från respektive mick som kommer in och tiden mellan dessa samt kännedom ljudets hastighet för ljudet så kan man räkna fram med positionen med med just lite trigometri (sin, cos, tan, hyponetusan, pythagoras sats etc) som man lärde sig i skolan en gång och förmodligen behöver avrostas lite

[Meduza]

Borde det inte gå att använda http://en.wikipedia.org/wiki/Trilateration för att hitta träffen i ett tvådimensionellt plan?

[YngLi]

xxargs Ok jag tror jag förstår,

Tänkte annars man kunde låta en cirkel växa med radien i ljudetshastighet kring den nedre vänstra mikrifonen och sedan låta en cirkel börja växa kring den nedre högra mikrofonen 3 sekunder senare (t11-t8= 3) och sedan titta på skärningen mellan dessa växande cirklar (blir ju en linje i tiden), men det blir ju bara en linje efter som man inte vet tiden 0, anslagstiden.

Ändring kanska går att uppnå assymetri genom att låta linjen mellan de två mikrofonerna vara helt utanför målet (på en känd sida av linjen) och kasta värdet som blir "utanför målsidan" samt försöka detektera anslaget i tavlan?

[xxargs]

räkningsmetoderna kan säkert göras på fler sätt, men du måste fortfarande ha tre mickrofoner varav en av dom inte är i linje med dom andra två mickarna utan i sidan (och bäst i triangelform) för att kunna beskriva ett 2-dimensionellt plan. annars kommer du alltid att skapa minst två linjer med möjliga positioner på var sida om kortaste sträckan mellan mickarna om du bara nöjer dig med två mickar. Även om du kan ta anslagsträffen via pappret (och annan mycket högre ljudhastighet) som referens för att sedan räkna ljudets hastighet i luft till respektive mick från genomslaget av pappret för att få ut en position på linjen mellan mickarna så blir du inte av med osäkerheten med vilken sida träffen är, om det är på sidan av linjen mellan mickarna. Systemet är symmetriskt även med tre data (anslagsträff som tidreferens, ljudtid till mick 1, ljudtid till mic2) och du måste ha en asymmetri i mätningen för att kunna beskriva en plan. därav tre mickar i triangel för att kunna beskriva ett plan (och man behöver heller ingen anslagsträfftid som referens).

[YngLi]

Ok

[MathiasP]

Givetvis blir det minst 3 mikrofoner. Ett första test blir bara att se hur signalerna ser ut. Hur om man kan använda en komparator som dektekterar kulan.
Först då blir det läge för 3 eller fler mikrofoner.
Är det verkligen ingen här på forumet som testat detta tidigare?

[xxargs]

för några år sedan i hemvärnet så hade man den här tekniken och en liten monitor bredvid sig så man kunde se träffarna där man stod och sköt - precisionen var extremt hög och skilde i princip inget alls mot hålen i tavlan som man senare tejpade på sedvanligt sätt. Tavlorna vi sköt på var standard papptavlor men jag kommer banne mig inte ihåg hur de hade löst sensorerna mekanisk mer än att de var ljudbaserad och inte satt på själva papptavlorna.

[grym]

på robsoft finns en tråd om detta, både en som höll på och en ,hm, norsk? som byggt en

[YngLi]

När det gäller beräkningen, hur man återskapar träffen på ett plan (eller vad det heter), är då principen som nedan?

[BER]

På den engelska wikipedia sidan finns hela förfarandet för multilateration

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

Om man sätter alla z termer till noll då det endast behövs två dimensioner för denna applikation så blir uttrycken enklare.

[YngLi]

Du kanske kan göra en tabell med 150X150=22500 färdiga värden (borde täcka in alla cm2 på din måltavla)

Tabeller som börjar med t ex
Mic1 t0 sekunder, Mic2 t0,00001 sekunder, Mic3 t0,00001 sekunder
Mic1 t0 sekunder, Mic2 t0,00002 sekunder, Mic3 t0,00002 sekunder
O s v..

Någon mattekunning borde kunna göra ett program som tar fram tabeller som tar hänsyn till temperatur, luftryck och luftfuktighet (sådant som påverkar ljudhastigheten).

Sen borde det gå att använda den färdiga tabellen för att jämföra med det värde som kommer från mikrofonerna.

Kanske?

[limpan4all]

Skulle gissa att den största tiden kommer du att få lägga ned på signalbehandling av NÄR en kula passerar en viss punkt.
Innan du har signalbehandlat fram denna specifika tidpunkt så behöver du inte räkna på vart kulan är i två plan...
Så det som troligen är jobbigast är göra ankomsttidsbestämningen.
Det är hyperbelberäkning som gäller.
Och du skall nog räkna med att du behöver överbestämma data om du skall få lite noggrannhet, så fyra eller fler mikrofoner krävs nog skulle gissa på att åtta är ett lämpligt antal, pga vind andra ljudstörningar mm, mm.

[svanted]

principen skulle kunna se ut så här.
du behöver en oscillator på 1MHz, som ger en noggrannhet under 1mm.
3 mickar med ganska hög förstärkning kopplade till vanliga logikkretsar...
man behöver veta vilken mick som träffas av pulsen först och tiden mellan den första och de andra två pulserna.
sen kan man skicka typ siffrorna <micnr för första pulsen><klockcykler till puls 2><klockcykler till puls 3> in på serieporten
på en pc.
sen kan man enkelt räkna fram träffpunkten och rita ut den på en bild av den riktiga tavlan.
att veta ljudhastigheten är inte nödvändigt om man skjuter ett första referens skott som man kalibererar datorbilden med
mha den faktiska träffpunkten innan man börjar skjutningarna.
för felkontroll kan man ha en fjärde mick för att kontrollera att de andra gett rätt värden.

[netrunner]

Precis som svallvågor från en båt så skapar kula en tryckvåg framför/bakom sig när den flyger genom luften.

Träffar kulan sen en bit trä så kommer ljudet i träbiten att färdas fortare än tryckvågen.

Innan man bestämmer sig för den metoden så är det nog bra med någon form av snabb test att det faktiskt funkar.