Prof. J. Walter - Informationstechnik, Mikrocomputertechnik, Digitale Medien Konzeptentwicklung
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Swimming Pixels - Ortsbestimmung
Sommersemester 2020
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Konzeptentwicklung

Das verwendete Prinzip für die Entfernungsmessung ist das sogenannte "Spiegel-Prinzip", das sich bei der Evaluation der Vorgruppe als erfolgsversprechendstes Prinzip herausgestellt hat.

Hierbei wird vom Host ein Schallsignal gesendet, welches von einem Mikrofon auf dem Pixel detektiert wird und als RF Signal an den Host zurücksendet. Die zeitliche Verschiebung wird per Kreuzkorrelation berechnet. Mit der Zeitverschiebung und der Schallgeschwindigkeit lässt sich so die Distanz vom Lautsprecher zum Mikrofon bestimmen.  Da sich elektromagnetische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, kann die Funkstrecke bei der Distanzberechnung vernachlässigt werden. 

Systemaufbau

Der Versuchsaufbau besteht aus einem PC der als Host dient, zwei Lautprechrechern und einem kabelgebundenen Mikrofon. 

Ein Zirpsignal wird als Upsweep vom linken Lautsprecher und als Downsweep vom rechten Lautsprecher zeitgleich gesendet. Die Laufzeit der überlagerten Signale wird anschließend durch Korrelation mit den Ursprungssignalen ermittelt. 

 

Die Berechnung der Distanz s erfolgt mit  durch :

Synchronisation

Da der Host kein echtzeitfähiges System ist, kommt es zu Verzögerungen bei der Ausgabe des Signals.
Um den exakten Sendezeitpunkt der Signale zu bestimmen, wird das Signal aus dem Line-Out Ausgang auf einen Channel des Line-In Eingangs rückgekoppelt (siehe Schaltlpan). Die ermittelte Verzögerungen wird anschließend von der Aufnahme abgezogen.

 

Positionsbestimmung mittels Lateration

Bei der Lateration handelt es sich um ein Verfahren zur Positionsbestimmung mittels der Entfernungsmessung zu bekannten Punkten. Von einem Punkt aus gesehen liegt der mögliche Standort auf einem Kreis. Durch Ermittlung der Schnittpunkte der Kreise lässt sich die Position bestimmen.

 


  Mit Unterstützung von Prof. J. Walter Sommersemester 2020