白噪聲和Chirp信號(hào)導(dǎo)航效果對(duì)比
在 ?十五屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽[1] 中安排后一個(gè) 聲音信標(biāo)導(dǎo)航[2] 競(jìng)賽組別。參賽同學(xué)反饋,聲音信標(biāo)發(fā)送的 Chirp信號(hào)[3] 在遠(yuǎn)處聽起來會(huì)令人產(chǎn)生一種恐慌緊張的感覺,極大擾民。
如果將信標(biāo)的聲音改成同樣寬帶音頻的白噪聲信號(hào),在聽覺上與Chirp信號(hào)有很大區(qū)別,但在導(dǎo)航的效果上與Chirp信號(hào)相同。
下面是對(duì)比兩種信號(hào)在聲音導(dǎo)航效果的異同。
01 測(cè)試方式
通過 調(diào)頻接收模塊[4] 接收信標(biāo)發(fā)送的調(diào)頻信號(hào),與麥克接收到的信號(hào)通過相關(guān)運(yùn)算,獲得聲音時(shí)間延遲。將兩個(gè)麥克的延遲時(shí)間和調(diào)頻接收模塊獲得的信號(hào)強(qiáng)度顯示在LCD上。
1.顯示屏顯示說明:
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第一行顯示的是麥克風(fēng)1到信標(biāo)的距離,單位是3.14厘米,顯示的6也就是距離:
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第二行顯示的是麥克風(fēng)2到信標(biāo)的距離,單位是3.14厘米,顯示的11也就是距離:
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第三行顯示的FM的RSSI(信號(hào)強(qiáng)度)。
2.播放Chirp信號(hào)時(shí)的視頻(附件1):
采用原始的chirp信號(hào)進(jìn)行聲音導(dǎo)航,從視頻中每移動(dòng)車模一段距離觀察一次距離數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定,從視頻中看出大概離信標(biāo)3米多的時(shí)候代表距離的數(shù)據(jù)開始不穩(wěn)定了。
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黃色波形是麥克風(fēng)接收到的波形 -
藍(lán)色是FM收到的波形
3.播放隨機(jī)白噪聲時(shí)的視頻(附件2):
采用matlab生成8192個(gè)隨機(jī)白噪聲數(shù)據(jù),然后用單片機(jī)將隨機(jī)數(shù)據(jù)按照40K的頻率進(jìn)行播放。8192個(gè)數(shù)據(jù)播放的時(shí)間為204.8毫秒。剛好與之前的chirp周期是一致的。
由于單片機(jī)的flash較小所以沒有辦法播放太長(zhǎng)的序列。同樣,視頻中也采用每移動(dòng)車模一段距離觀察一次距離數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定,從視頻中同樣可以看出大概離信標(biāo)3米多的時(shí)候代表距離的數(shù)據(jù)也開始不穩(wěn)定了。
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黃色波形是麥克風(fēng)接收到的波形
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藍(lán)色是FM收到的波形并對(duì)波形做了一個(gè)1MHz 的低通濾波,便于觀看波形。
測(cè)試的時(shí)候車模端的程序是沒有改變的, 也就是說測(cè)距算法不變的情況下,僅僅只改變信標(biāo)的聲源通過視頻我們可以看到兩者的效果是比較接近的。
02 結(jié)果分析
從測(cè)試結(jié)果來看,播放白噪聲的確也可以實(shí)現(xiàn)測(cè)距,當(dāng)然也可以實(shí)現(xiàn)聲音定位,但從實(shí)際測(cè)試中也有以下疑問:
1.問題1:
從上面的白噪聲波形看,如果由人直接判斷接收到的波形,很難去分析當(dāng)前接收到的波形質(zhì)量是否可靠,因?yàn)樾盘?hào)源就是隨機(jī)的白噪聲,沒有規(guī)律可循,從分析和寫程序來說可能沒有chirp信號(hào)那種波形能給人帶來那么直觀的感受。
2.問題2:
相對(duì)于chirp信號(hào)來說,隨機(jī)白噪聲聽起來會(huì)更容易讓人產(chǎn)生一種心煩的情緒,對(duì)做這個(gè)組別的同學(xué)來說也挺頭大的,但相對(duì)于之前的chirp信號(hào)來說,穿透力確實(shí)要弱一些,對(duì)于其他人的影響確實(shí)要小不少,但也能傳比較遠(yuǎn)。
注:感謝逐飛科技范兵提供的測(cè)試報(bào)告
參考資料
十五屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106581683
[2]聲音信標(biāo)導(dǎo)航: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104231420
[3]Chirp信號(hào): https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105762739
[4]調(diào)頻接收模塊: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104121689
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