Як я можу виявити вибоїни за допомогою акселерометра, встановленого в транспортному засобі?


9

В даний час я вивчаю DSP та FFT, я дуже новачок у цьому і давно займаюся електронікою з Arduino та хобі-проектами. Нещодавно я займаюся проектом з метою зіставити вибоїни вздовж щоденного руху в машині, вимірюючи шорсткість дороги. Це не дорожній профіль, а піддана шорсткість їзди, яку відчуває водій під час поїздки. У мене встановлено прискорення для вимірювання "вертикального" прискорення автомобіля на осі Z, коли удари пробоїні ударами, а пружини пригнічують силу, що відповідає квартальній моделі автомобіля для простоти.

В основному я хочу бути в змозі створити детектор, який буде виявляти вибоїни, використовуючи FFT, щоб знайти домінуючу частоту вертикального прискорення, тоді я, можливо, зможу співставити його з малюнком для виявлення стукання дверей автомобільних дверей, або кришки людини-отвору з вибоїни, можливо, в майбутньому.

Я не впевнений, чи FFT - це шлях, будь-який вклад чи поради та ідеї дуже вдячні, я зробив фільтр низьких частот, щоб відфільтрувати вібрацію більш високої частоти з приводу та двигуна.

Будь-які ідеї щодо підданої «шорсткості» відчуваються пасажирами / водієм у машині? Я думав робити дорожні випробування на гладкій дорозі, гравійній дорозі, цегляній дорозі, поганій дорозі і придумувати поріг величини вертикального прискорення та робити масштаб якось на тому, що вважається "грубим"

Виявлені вибоїни також записувалися б із GPS-адресами їх розташування, я намагаюся використовувати Rasberry Pi для цього, зі зберіганням даних та його швидкістю як хорошим проектом.

Дякуємо, будь-яка допомога чи ідеї цінується, книги, навчальні посібники, мудрість тощо

ОНОВЛЕННЯ:

Передайте сюди додаткові дані:

/electronics/56238/accelerometer-data-smoothing-filtering-pothole-detection


2
Відповідь PAK-9 нижче наведено кілька хороших пропозицій. Крок 1 для вас, ймовірно, повинен бути зібрати деякі дані, використовуючи дорожні тести (як ви запропонували), щоб побачити, як виглядають функції, які ви хочете виявити.
Jason R

Ви збираєтеся автоматично надсилати їх на seeclickfix.com? :)
endolith

Так, я міг би, якби я працював правильно, хай, місто Бостон зробив додаток для смартфонів, яке це робить, вони отримали тисячі доларів грантів людям за їх подання. Моя буде простим підмножиною цього, я думаю, що за допомогою смартфона більшість людей пересувають її у своїй машині, тож вам доведеться мати телефон у тримачі, щоб отримати точні показання або пошкодити від падіння телефону чи переміщення його. машина рухається. Тому я використовую зовнішній акселерометр, щоб уникнути цих ускладнень
zacharoni16

@ user978563 Що це за зовнішній бренд акселерометра, який ви використовуєте btw?
Спейсі

Бренд - KXPS5-3157 Лист даних dz863.com/downloadpdf-lovdnabsxg-KXPS5-3157.pdf
zacharoni16

Відповіді:


8

Вас не дуже цікавить інформація про частоту вашого сигналу настільки, наскільки виявляються функції - як такий, я б припустив, що в FFT тут не так багато корисності.

Те, що ви насправді хочете зробити, - це співвідносити безперервний "автомобільний сигнал", записаний у машині, з іншим сигналом, який є "підписом" удару вибоїни. Вам потрібно буде придбати цей підпис, записавши його в машину, що перетинає вибоїну (можливо, записуючи багатьох і використовуючи їх для отримання загального сигналу, що є гарним поданням про вибоїну). Після того, як ви його отримаєте, ви можете перехрестити співвіднесення з сигналом вашого автомобіля. Ви можете зробити це в частотній області, і в цьому випадку вам слід перехрестити співвіднесення FFT підпису з ковзаючою FFT сигналу автомобіля.

Ви можете обробити автомобільний сигнал, перш ніж використовувати його для видалення, наприклад, високочастотного шуму (з фільтром низької частоти). Це можна зробити досить ефективно, поглядом - пограйте з різними фільтрами на автомобільні сигнали, щоб побачити, який видаляє найбільш сторонні відомості, залишаючи важливою інформацію про вибоїни недоторканою.


Чи було б це перехресне співвідношення дуже важко зробити програмно? Я хочу, щоб це все робилося автоматично в програмному забезпеченні. Я думаю, що найважча частина полягає в тому, щоб отримати "загальний сигнал" для вибоїни, достатньо широкий, щоб відповідати FFT проти FFT поточних даних у машині. Що ковзає FFT, якою була б функція вікон? Єдине, що мене бентежить про FFT - це вікно, це було б розсувне вікно? Схоже, частоти вибоїн трапляються в діапазоні від 5 ГГц до 20 Гц, дуже низька частота - до ШМ змоченої підвіски
zacharoni16

2
Перехресну кореляцію не особливо складно зробити програмно, вона дуже схожа на згортку (обидва вони по суті ітераціюють над двома масивами та виконують певну функцію із зразком з кожного) - я впевнений, що є бібліотеки, якщо ви не хочете напишіть своє. Підпис може бути трохи складно придбати, але якщо ви отримуєте навантаження даних, вам слід побачити появу деяких функцій, плюс перехресне співвідношення не є двійковим, результат по суті є значенням 'достовірності', тому ви можете встановити порогове значення, як тільки захочете.
PAK-9

1
Вікно fn ковзаючого FFT може бути будь-яким, що ви хочете, це не повинно впливати на результат занадто різко. Я би сподівався побачити великий імпульс, який затухає протягом короткого періоду (ШМ підвіски, як ви говорите), тому ви, можливо, зможете синтезувати щось подібне на основі спостережень за сигналами.
PAK-9

AH, що має сенс, складною частиною є підпис, чи є підручник чи книга чи сайт із подібним прикладом процедури, зараз я думаю, що мені просто потрібно зробити синтетичні удари, на кшталт ударів із швидкості, вибоїн та драйвера над ними купа разів, щоб отримати багато даних. Я не впевнений, які особливості я повинен розглянути для підпису
zacharoni16

2
Щойно перебігаючи навантаження та пробоїни, а потім рубати ці частини сигналу, ви отримаєте бібліотеку підписів. Перемістіть кожен з них, щоб надати вам спектральний підпис, якщо деякі сильно відрізняються при візуальному огляді, то розділіть їх на схожі групи. Тоді ви можете виконати якесь усереднення по кожній групі підписів, щоб у кінцевому підсумку було підписано остаточний "головний" підпис від кожної групи, який ви можете порівняти з сигналами автомобіля.
PAK-9
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.