Audio lokalizacija

Sadržaj

  1. Apstrakt
  2. Uvod
  3. Aparatura i metode
  4. Istraživanje i rezultati
  5. Zaključak

Apstrakt

Prva dva odeljka vašeg izveštaja su apstrakt i apstrakt na engleskom, ali njih treba pisati nakon svih drugih delova. Apstrakt predstavlja sažetak vašeg izveštaja i treba (bez objašnjenja) da predstavi šta ste radili, na koji način i koje rezultate ste postigli.

Uvod

Uvod treba da sadrži sledeće stvari:

  • Opis i motivaciju projekta, odnosno kako ste došli do ideje i šta ste radili.
  • Pregled literature. Ukratko opišite šta su drugi radili pre vas.

Aparatura i metoda

Metod

Koraci <!—mora neki bolji naziv i mozda da se smanje svi sledeci naslovi za jedan stepen—>

TOA:

  1. Genrisanje signala <!— u smislu na mcu ili pc-u, gen fajla, ovo isto dodati u metode vrv —>
  2. Sinhronizacija
  3. Snimanje i emitovanje signala
  4. Izracunavanje distance koristeći TOA metodu <!— putem TOA kroz kroskorelaciju—>
  5. Razmena izračunatih distanci sa drugim čvorovima <!— komunikacija —>
  6. Pronalaženje lokacije putem trilateracije <!— putem trilateracije —>

RTT:

  1. Generisanje signala

  2. Komunikacija sa drugim čvorovima

    • Signaliziranje drugim čvorovima da počnu da snimaju
    * Signalizacija drugim čvorovima da se glavni čvor sprema da emituje signal
    • Glavni čvor emituje signal
    • Signalizacija ostalim čvorovima da je glavni čvor gotov
    • Prvi sledeći čvor emituje signal i nakon toga signalizira ostalim čvorovima kraj transmisije i kraj snimanja

  3. Kroskorelacija

  4. Računanje ETOA vrednosti pronalaženjem razlike vrhova kroskorelacije

  5. Razmenjivanje ETOA vrednosti sa ostalim čvorovima

  6. Računanje udaljenosti putem RTT metode <!— bip bip —>

  7. Trilateracija

Izračunavanja distance

  1. TOA (eng. Time of arrival) - metoda kojom se meri vreme stizanja signala od čvora, zahteva da je vreme između čvorova sinhronizovano, oduzimanjem vremena početka ($T_1$) prenošenja signala od vremena stizanja ($T_2$) dobija se vreme putovanja (eng. Time of flight, $\mathit{TOF}$) $$\mathit{TOF}= T_2-T_1$$

  2. RTT (eng. Round trip time) - metoda u kojoj čvor koji primi signal odmah pošalje povratni signal, a čvor koji je započeo prenos meri vreme između početka slanja i primanja povratnog signala, ne zahteva sinhronizovano vreme između čvorova. Vreme koje je izmereno ($T_1$) je jednako duploj vrednosti vremena putovanja ( $TOF$) i vremena koje je potrebno drugom čvoru da potvrdi signal i pošalje povratni odgovor ($T_2$). Ovakav sistem zahteva da svi čvorovi u sistemu imaju mogućnost primanja i transmitovanja signala, tjst. da je svaki čvor opremljen sa zvučnikom i mikrofonom.

$$\mathit{TOF}=\frac{T_1-T_2}{2}$$

Komunikacija između čvorova

Za svaku od navedenih metoda je potrebno da čvorovi imaju neki vid komunikacije.

Sinhronizacija

Kada se uspostavi kanal komunikacije između čvorova, on se takođe može koristiti za sinhronizaciju čvorova u metodama koje to zahtevaju.

U slučaju TOA metode, čvorovi moraju da budu precizno sinhronizovani, snimanje na svim čvorovima treba da bude započeto u trenutku kada nepoznati čvor počne da emituje signal.

Pronalaženje lokacije čvorova
Kroskorelacija

Kako bi odredili TOF koristimo metodu kroskorelacije (eng. Cross correlation). Kroskorelacija prvo određuje sličnost dva signala tako što pojedinačne članove dobijenog signala množi sa odgovarajućim članom izvornog signala a potom sve dobijene proizvode sumira i dobijenu sumu pamti u niz. Nakon toga, izvorni signal se pomera za jedno mesto u desno, tako što se na početak doda nula i ceo proces se ponavlja, a novodobijena suma se pamti na sledećem mestu u nizu. Zatim se određuje pozicija maksimuma dobijenog niza. Kada nju pomnožimo sa brzinom odabiranja ($F_s$) dobijamo TOF. Kako nam je poznata veza između pređenog puta ($s$), brzine ($v$) i vremena ($\mathit{TOF}$), kao i brzina zvuka, možemo dobiti razdaljinu između dva čvora: $$s = v \cdot \mathit{TOF}$$

Trilateracija

Trilateracija je metoda kojom se dobija lokacija čvora presecanjem tri kružnice. Centar svake od kružnica se nalazi u jednom od poznatih čvorova, a poluprečnik svake odgovara udaljenosti centra kružnice od nepoznatog čvora. Ako su ($x, y$) koordinate traženog čvora, ($x_1, y_1$), ($x_2, y_2$), ($x_3, y_3$) koordinate tri poznata čvora, a $r_1$, $r_2$, $r_3$ razdaljina između traženog čvora i svakog od poznatih čvorova, redom onda važi sledeće: $$(x-x_1)^2 + (y-y_1)^2= r_1^2$$ $$(x-x_2)^2 + (y-y_2)^2= r_2^2$$ $$(x-x_3)^2 + (y-y_3)^2= r_3^2$$ Rešavanjem sistema jednačina se dobija: $$x=\frac{c\cdot e - f\cdot b}{e\cdot a - b\cdot d}$$ $$y=\frac{c\cdot d - a\cdot f}{c\cdot d - a\cdot f}$$ gde je: $$a = -2\cdot x_1 + 2\cdot x_2$$ $$b = -2\cdot y_1 + 2\cdot y_2$$ $$c = r_1^2 - r_2^2 - x_1^2 + x_2^2 - y_1^2 + y_2^2$$ $$d = -2\cdot x_2 + 2\cdot x_3$$ $$e = -2\cdot y_2 + 2\cdot y_3$$ $$f = r_2^2 - r_3^2 - x_2^2 + x_3^2 - y_2^2 + y_3^2$$

Simulacija

Simulacija nam pomaže da utvrdimo koji parametri najviše utiču na grešku i da isprobamo kako bi se sistem ponašao pri različitim uslovima. Kako bi napravili simulaciju TOA sistema potrebno je da uradimo sledeće:

  1. Modulacije (eng. Modulation) – iz poznatih lokacija svih čvorova pravimo simulirane signale koji potiču od jednog čvora čija će se lokacija izračunati kroz demodulaciju

    • Kašnjenje – simulira propagiranje signala kroz prostor
    • Diskretizacija – simulira ADC <!—SQNR—>
    • Šum – simulira buku <!—SNR—>
    • Opadanje amplitude (eng. Fade) – simulira slabljenje signala srazmerno distanci <!—manji SNR, teze za kroskorelaciju—> Ove četiri modulacije efektivno simuliraju šta se dešava u koracima od 1 do 3 u slučaju TOA metode.

  2. Demodulacije (eng. Demodulation) – iz dobijenih modulisanih signala i lokacija svih čvorova sem onog od kojeg potiče signal dolazimo do informacije o poziciji nepoznatog čvora primenjivajući korake od 3 do 6 za TOA slučaj.

Aparatura

Za izradu hardverskog sistema potrebna je sledeća aparatura:

  • Mikrokontroleri (eng. MCU) <!— za svu aparaturu dodati neke seme kao konstrukcija i tako to—>
  • Izvori zvuka
  • mikrofoni sa pretpojačalima

Istraživanje i rezultati

U ovom odeljku treba opisati sve rezultate do kojih ste došli. Ako i dalje radite na svom projektu, parcijalni rezultati su potpuno prihvatljivi.

Zaključak

Zaključak ima za cilj da dodatno prokomentarišete rezultate i napravite pregled rada.

$$V=\frac{S}{t}$$