ฉันจะตรวจจับหลุมบ่อโดยใช้มาตรความเร่งที่ติดตั้งในยานพาหนะได้อย่างไร


9

ฉันกำลังเรียน DSP และ FFT ฉันยังใหม่กับเรื่องนี้มากและได้ทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาเป็นเวลานานกับ Arduino และงานอดิเรก เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันกำลังทำโครงการโดยมีเป้าหมายที่จะทำแผนที่หลุมบ่อตามการเดินทางประจำวันของคุณในรถวัดความหยาบของถนน นี่ไม่ใช่โปรไฟล์ถนน แต่ความขรุขระของการขับขี่ที่ผู้ขับขี่รู้สึกในระหว่างการเดินทาง ฉันมีการเร่งความเร็วเพื่อติดตั้งการเร่งความเร็ว "แนวตั้ง" ของแกน Z เมื่อหลุมบ่อถูกกระแทกกระแทกและสปริงก็รองรับแรงตามแบบจำลองของรถในไตรมาสเพื่อความเรียบง่าย

โดยทั่วไปฉันต้องการสร้างเครื่องตรวจจับที่จะตรวจจับหลุมบ่อโดยใช้ FFT เพื่อค้นหาความถี่ที่มีอิทธิพลของการเร่งความเร็วในแนวตั้งจากนั้นฉันอาจจับคู่กับรูปแบบการตรวจจับการชนประตูของประตูรถหรือฝาครอบหลุมคน อาจจะเป็นหลุมบ่อในอนาคต

ฉันไม่แน่ใจว่า FFT เป็นวิธีที่จะไปได้หรือไม่คำแนะนำและความคิดใด ๆ ที่ได้รับการชื่นชมอย่างมากฉันได้สร้างตัวกรองความถี่ต่ำเพื่อกรองการสั่นสะเทือนความถี่สูงจากรถไฟไดรฟ์และเครื่องยนต์

ความคิดใด ๆ เกี่ยวกับความรู้สึก "หยาบ" ของผู้โดยสาร / ผู้ขับขี่ในรถยนต์? ฉันกำลังคิดที่จะทำการทดสอบบนถนนบนถนนที่เรียบถนนลูกรังถนนอิฐถนนที่ไม่ดีและเกิดขึ้นกับขีด จำกัด ของขนาดของการเร่งความเร็วในแนวตั้งและทำให้สเกลในสิ่งที่ถือว่าเป็น "หยาบ"

หลุมบ่อที่ตรวจพบจะถูกบันทึกด้วยตำแหน่ง GPS ของพวกเขาฉันพยายามใช้ Rasberry Pi สำหรับสิ่งนี้ด้วยการจัดเก็บข้อมูลและความเร็วของมันเป็นโครงการที่ดีสำหรับมัน

ขอขอบคุณสำหรับความช่วยเหลือหรือความคิดใด ๆ ชื่นชมหนังสือแบบฝึกหัดภูมิปัญญา ฯลฯ

UPDATE:

นำข้อมูลเพิ่มเติมมาที่นี่:

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


2
คำตอบของ PAK-9 ด้านล่างมีคำแนะนำที่ดี ขั้นตอนที่ 1 คุณควรรวบรวมข้อมูลบางอย่างโดยใช้การทดสอบทางถนน (ตามที่คุณแนะนำ) เพื่อดูว่าคุณลักษณะใดบ้างที่คุณต้องการตรวจพบจริง ๆ
Jason R

คุณจะส่งไปที่ seeclickfix.com โดยอัตโนมัติหรือไม่ :)
endolith

ใช่ฉันทำได้ถ้าฉันทำให้มันทำงานได้อย่างถูกต้องฮ่า ๆ เมืองบอสตันทำแอพสมาร์ทโฟนที่ทำสิ่งนี้พวกเขามีเงินหลายพันดอลลาร์ให้กับคนที่ส่งผลงาน ของฉันจะเป็นเซตย่อยง่ายๆของเรื่องนั้นฉันจินตนาการว่าสมาร์ทโฟนที่คนส่วนใหญ่เคลื่อนไปมาในรถของพวกเขาดังนั้นคุณจะต้องมีโทรศัพท์ในที่ยึดเพื่อให้ได้การอ่านที่แม่นยำหรือไม่น่าเบื่อจากการวางโทรศัพท์ รถกำลังเคลื่อนที่ ดังนั้นฉันใช้ accelerometer ภายนอกเพื่อหลีกเลี่ยงภาวะแทรกซ้อนเหล่านั้น
zacharoni16

@ user978563 accelerometer ภายนอกยี่ห้อนี้ที่คุณใช้ btw คืออะไร?
Spacey

แบรนด์คือ KXPS5-3157 เอกสารข้อมูล dz863.com/downloadpdf-lovdnabsxg-KXPS5-3157.pdf
zacharoni16

คำตอบ:


8

คุณไม่ได้สนใจข้อมูลความถี่ในสัญญาณของคุณมากพอ ๆ กับคุณสมบัติที่ตรวจจับได้ - เช่นนี้ฉันขอแนะนำว่าไม่มีประโยชน์มากใน FFT ที่นี่

สิ่งที่คุณต้องการทำคือสัมพันธ์ 'สัญญาณรถยนต์' อย่างต่อเนื่องที่บันทึกไว้ในรถด้วยสัญญาณอื่นซึ่งเป็น 'ลายเซ็น' ของการชนหลุมบ่อ คุณจะต้องได้รับลายเซ็นนี้โดยการบันทึกลงในรถที่ไปที่หลุมบ่อ (อาจบันทึกจำนวนมากและใช้มันเพื่อสร้างสัญญาณทั่วไปซึ่งเป็นตัวแทนที่ดีของหลุมบ่อ) เมื่อคุณมีมันคุณสามารถข้ามสัมพันธ์กับสัญญาณรถยนต์ของคุณ คุณอาจต้องการทำเช่นนี้ในโดเมนความถี่ซึ่งในกรณีนี้คุณควรข้ามความสัมพันธ์ FFT ของลายเซ็นของคุณด้วย FFT แบบเลื่อนของสัญญาณรถยนต์

คุณอาจต้องการประมวลผลสัญญาณรถยนต์ก่อนที่จะใช้เพื่อลบตัวอย่างเช่นสัญญาณรบกวนความถี่สูง (พร้อมตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำ) คุณสามารถทำสิ่งนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยการใช้สายตาเล่นกับตัวกรองสัญญาณรถยนต์ต่างๆเพื่อดูว่าข้อมูลใดจะลบข้อมูลที่ไม่เกี่ยวข้องออกไปมากที่สุดในขณะที่ปล่อยให้ข้อมูลหลุมบ่อสำคัญยังคงอยู่


ความสัมพันธ์ข้ามนี้จะยากมากที่จะทำโปรแกรม? ฉันต้องการให้สิ่งนี้ทำโดยอัตโนมัติในซอฟต์แวร์ ฉันเดาว่าส่วนที่ยากที่สุดคือการได้รับ "สัญญาณทั่วไป" สำหรับหลุมกว้างพอที่จะจับคู่ FFT กับ FFT ของข้อมูลปัจจุบันในรถ ฟังก์ชั่น Windowing เป็นอย่างไร สิ่งหนึ่งที่ทำให้ฉันสับสนเกี่ยวกับ FFT คือหน้าต่างมันจะเป็นหน้าต่างบานเลื่อนใช่ไหม ดูเหมือนว่าความถี่ของหลุมบ่อเกิดขึ้นในช่วง 5HZ ถึง 20HZ ความถี่ที่ต่ำมากทำให้ SHM ของช่วงล่างที่เปียกชื้น
zacharoni16

2
Cross correlation นั้นไม่ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการทำโปรแกรมมันคล้ายกับ convolution (ซึ่งทั้งสองอย่างนั้นทำซ้ำมากกว่าสองอาร์เรย์และดำเนินการบางฟังก์ชั่นพร้อมตัวอย่างจากแต่ละ) - ฉันแน่ใจว่ามีไลบรารีที่พร้อมใช้งานถ้าคุณไม่ต้องการ เขียนของคุณเอง ลายเซ็นอาจเป็นเรื่องยากเล็กน้อยที่จะได้รับ แต่ถ้าคุณได้รับข้อมูลจำนวนมากคุณควรเห็นคุณลักษณะบางอย่างที่เกิดขึ้นรวมทั้งความสัมพันธ์แบบไขว้ไม่ใช่ไบนารีผลลัพธ์ก็คือค่า 'ความมั่นใจ' เพื่อให้คุณสามารถกำหนดได้ตามที่คุณต้องการ
PAK-9

1
fn การเลื่อนหน้าต่างของ FFT ที่เลื่อนได้อาจเป็นสิ่งที่คุณต้องการมันไม่ควรส่งผลกระทบต่อผลลัพธ์อย่างมากเกินไป ฉันคาดหวังว่าจะเห็นแรงกระตุ้นขนาดใหญ่ที่เปียกโชกในช่วงเวลาสั้น ๆ (SHM ของการระงับตามที่คุณพูด) ดังนั้นคุณอาจสังเคราะห์สิ่งนี้ได้โดยอาศัยการสังเกตสัญญาณ
PAK-9

ส่วนที่ยากคือการได้รับลายเซ็นคือมีบทช่วยสอนหรือหนังสือหรือเว็บไซต์ที่มีตัวอย่างที่คล้ายกันของขั้นตอนตอนนี้ฉันคิดว่าฉันแค่ต้องสร้างการสังเคราะห์แบบสังเคราะห์เช่นความเร็วและหลุมบ่อและไดรเวอร์ พวกเขาหลายครั้งเพื่อรับข้อมูลจำนวนมาก ฉันไม่แน่ใจว่าคุณสมบัติใดที่ฉันควรพิจารณาถึงลายเซ็น
zacharoni16

2
เพียงแค่ขับรถผ่านการกระแทกและหลุมจำนวนมากจากนั้นการตัดส่วนต่างๆของสัญญาณออกจะทำให้ห้องสมุดมีลายเซ็นของคุณ FFT แต่ละคนจะให้ลายเซ็นของสเปกตรัมแก่คุณถ้าบางคนมีความแตกต่างอย่างกว้างขวางในการตรวจสอบด้วยสายตาแล้วแยกพวกมันออกเป็นกลุ่มที่มีความคล้ายคลึงกัน จากนั้นคุณสามารถทำการเฉลี่ยโดยเฉลี่ยในแต่ละกลุ่มของลายเซ็นเพื่อท้ายด้วยลายเซ็น 'ต้นแบบ' สุดท้ายจากแต่ละกลุ่มซึ่งคุณสามารถเปรียบเทียบกับสัญญาณรถยนต์
PAK-9
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.