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求高手赐教!解决声呐测距算法问题!

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楼主: 小可可儿
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chunyang| | 2014-8-2 15:49 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览
小可可儿 发表于 2014-8-2 11:05
声源是电火花声源,他不是标准信号,它的频谱范围比宽,我试过经过一个带通滤波器,把某一固定频率的信号 ...

频谱宽无所谓,做积分就可以了。

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小可可儿 2014-8-4 09:47 回复TA
我连续做了十来个距离,发现求出来的值不成线性,找不到关系 
小可可儿 2014-8-4 09:46 回复TA
我试过算某个固定个时间T内的AD码累加和,然后这个时间T移动,把所有的累加和拟合成曲线,去找这个最高点,不知道是没数字滤波还是滤波没滤好, 
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nethopper| | 2014-8-2 17:35 | 只看该作者
本帖最后由 nethopper 于 2014-8-2 17:36 编辑

我先试了试简单的自相关,没做其他任何处理,似乎能看到一个相关函数起伏特点。(1)远距离的数据容易判别,测得相关函数最高点是,detaT = 998us (下图光标是996us,是手动鼠标没定好位)

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nethopper| | 2014-8-2 18:01 | 只看该作者
(2)近距离的数据不太容易判别,下图蓝线是近距离的数据,红线是声源的数据(从远距离那组数据中割得,不知道重复性如何),比较一下能看出自相关函数在下降过程中遇到回波后又短期上升现象。因此deltaT应在红色框内,能否用其中的最大值,大约330us, 不肯定。



其他方法,如chunyang 上面提到的能量积分,还可试试。

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qzlbwang| | 2014-8-3 08:04 | 只看该作者
不同温度下声速不同,是否应该测量温度,然后根据温度作数据处理矫正?

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小可可儿|  楼主 | 2014-8-4 09:33 | 只看该作者
qzlbwang 发表于 2014-8-3 08:04
不同温度下声速不同,是否应该测量温度,然后根据温度作数据处理矫正?

对于不同温度,很好处理,我只要能在每次采集的波形中找到发射波和回波间的时间差,这个时间差与公式S=0.5VT有关系,再把测得的温度代入,就可以补偿掉温度的影响

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小可可儿|  楼主 | 2014-8-4 09:52 | 只看该作者
nethopper 发表于 2014-8-2 17:35
我先试了试简单的自相关,没做其他任何处理,似乎能看到一个相关函数起伏特点。(1)远距离的数据容易判别 ...

你的方法,我以前用MATLAB的自相关试过,我看到最大值在0us,以为没找到,请问为什么0时刻有一个最大值

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小可可儿|  楼主 | 2014-8-4 09:56 | 只看该作者
nethopper 发表于 2014-8-2 18:01
(2)近距离的数据不太容易判别,下图蓝线是近距离的数据,红线是声源的数据(从远距离那组数据中割得,不 ...

谢谢,感觉您的方法比较好,您测得的一个远值,一个近值,感觉很接近真实值,请问您这用的是什么软件,有免费版的吗?容易学不?

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小可可儿|  楼主 | 2014-8-4 10:01 | 只看该作者
nethopper 发表于 2014-8-2 18:01
(2)近距离的数据不太容易判别,下图蓝线是近距离的数据,红线是声源的数据(从远距离那组数据中割得,不 ...

声源重复性还可以,每次发射波接近相同,请问自相关函数值下降、上升这是什么原因?

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nethopper| | 2014-8-4 12:11 | 只看该作者
与互相关不同,自相关函数在t=0时总是具有最大值。若信号是周期信号,那么自相关函数的波峰的间距通常等于信号周期(如下图1,2)。若信号是白噪声,除了t=0的相关系数为1外,其他地方的数值都极小(如下图3)。由于采集的信号都是有时间长度的,因此无论信号是周期的还是非周期的,自相关函数的波峰(或包络线)的幅度都沿时间轴下降最后到零。当有回波时,自相关函数可能因为回波与源波的一定的相关性而出现短暂的上升现象。利用这个现象,有可能分析出回波到来的时刻,源波越白,可能找到这个点越容易。另外自相关分析的抗随机噪音较强((如下图4)。

(1)有限长度的正弦波的自相关函数


(2)有限长度的方波的自相关函数


(3)有限长度的白噪声的自相关函数


(4)有限长度的正弦波+白噪声(幅度混合比1:1)的自相关函数



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nethopper| | 2014-8-4 12:31 | 只看该作者
若只从自相关函数的波峰幅度变化判断回波点仍然有困难的话,还可以与反映源波本身的自相关函数特征的模板比较(这要求源波本身发声特征稳定),来判断起偏点(见23楼)。自相关函数本身的数值也可做为判断条件之一,前面近距和远距的两个图的回波点的自相关系数是大约0.28左右,太过小的数值可认为完全不相关。

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nethopper| | 2014-8-4 12:38 | 只看该作者
小可可儿 发表于 2014-8-4 09:56
谢谢,感觉您的方法比较好,您测得的一个远值,一个近值,感觉很接近真实值,请问您这用的是什么软件,有 ...

我的签名中的网站可下载这个软件,multi-instrument, 全功能的,每月记得“洗盘”一次,免费了。:)

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小可可儿|  楼主 | 2014-8-4 13:23 | 只看该作者
nethopper 发表于 2014-8-2 17:35
我先试了试简单的自相关,没做其他任何处理,似乎能看到一个相关函数起伏特点。(1)远距离的数据容易判别 ...

我在MATLAB中用自相关求不出您这样的曲线,这是为什么呢?

我用的下面的代码:
x0=最长距离时采集的AD码.txt

[c,d]=xcorr(x0(1:2000),x0(1:2000),'unbiased');
figure(1);
subplot(2,1,1);plot(x0(1:2000));xlabel('t');ylabel('x(t)');title('最远距离时的信号');grid;
subplot(2,1,2);plot(d,c);xlabel('t');ylabel('Rxy(t)');title('最远距离时的信号的自相关函数');grid;


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小可可儿|  楼主 | 2014-8-4 13:48 | 只看该作者
nethopper 发表于 2014-8-4 12:38
我的签名中的网站可下载这个软件,multi-instrument, 全功能的,每月记得“洗盘”一次,免费了。 ...

我安装了这个软件,用不了,打开文件和其它许多图标全是阴影的,

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nethopper| | 2014-8-4 15:20 | 只看该作者
软件各控件有使能控制,按左上角的绿色示波器启动键停止示波器运行后,很多控件就被使能了。选[文件]>[输入]就可以导入合符格式的文本文件。

附件中
1.spark_LongDistance_100KHZ.txt 是合符格式的文本文件
2.spark_ShortDistance_100KHZ.txt 是合符格式的文本文件
3.spark_LongDistance_100KHZ.wav 是导入后用软件重新保存的WAV文件。
4.spark_ShortDistance_100KHZ.wav 是导入后用软件重新保存的WAV文件。
以上文件采样率用的是100KHZ,可在模数转换设备为声卡状态下打开。

以下文件采样率用的是1MHZ,需去[设置]>[模数转换设备],把“设备型号”从默认的“Sound Card MME”换为支持1M以上采样率的 “VT DSO-2810”,才能打开。

5.spark_LongDistance_1MHZ.txt 是合符格式的文本文件
6.spark_ShortDistance_1MHZ.txt 是合符格式的文本文件
7.spark_LongDistance_1MHZ.wav 是导入后用软件重新保存的WAV文件。
8.spark_ShortDistance_1MHZ.wav 是导入后用软件重新保存的WAV文件。




SparkSonar.rar

37.53 KB

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nethopper| | 2014-8-4 16:30 | 只看该作者
小可可儿 发表于 2014-8-4 13:23
我在MATLAB中用自相关求不出您这样的曲线,这是为什么呢?

我用的下面的代码:

MATLAB的“unbiased”应改为“coeff”吧,总之t=0, 自相关系数为1才对。

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36
nethopper| | 2014-8-4 16:30 | 只看该作者
小可可儿 发表于 2014-8-4 13:23
我在MATLAB中用自相关求不出您这样的曲线,这是为什么呢?

我用的下面的代码:

MATLAB的“unbiased”应改为“coeff”吧,总之t=0, 自相关系数为1才对。

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37
小可可儿|  楼主 | 2014-8-7 09:47 | 只看该作者
谢谢各位!问题已经解决!

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小可可儿|  楼主 | 2014-8-7 09:52 | 只看该作者
最后要感谢楼上各位的回复,同时跟各们说声抱歉,不知道为什么,我不能“结帖给分”,只好选择“无满意答案结帖”。

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wh6ic| | 2014-8-7 09:58 | 只看该作者
采样率至少还应该提高10倍,1M采样率明显不够用。

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小可可儿|  楼主 | 2014-8-7 10:08 | 只看该作者
wh6ic 发表于 2014-8-7 09:58
采样率至少还应该提高10倍,1M采样率明显不够用。

你的建议非常好,声波的频率才20K以内,1M的采样已经很大了,请问为什么要用10M?

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