Имею раздельно ультразвуковой передатчик и приемник, необходимо измерить дальность до 10м с точностью 0.5-1% с частотой измерения ограниченной временем распространения до приемника (т.е. от нескольких сотен мкСек до нескольких мСек).
Изначально решил пойти "сложным" путем - непрерывное излучение АМ колебания с последующим вычислением фазы огибающей, но есть несколько специфичных аспектов которые сводят на нет все "прелести" метода (не только, получившаяся большая ошибка вычисления фазы). Остается "эхо".
У меня в голове бродят 3 метода:

1) "Ублюдошный" - из разряда умозрительных, что то вроде вычисление модуля (банальная замена минуса на плюс) с последующим детектированием и сравнением по уровню.

2) Оптимальная фильтрация, по теории нет устройства на выходе которого сигнал/шум больше чем у фильтра в качестве импульсной которого сопряженное самого сигнала. Кажется вот оно "наиправильнейшее" решение, НО, возбуждая передатчик прямоугольным радиоимпульсом из 10 периодов на входе приемника, как и пологается, далеко не меандр с длительностью в несколько раз больше возбуждающей. И форма его, по мимо влияния АЧХ/ФЧХ приемника и передатчика (что хоть как то можно поправить) она и в следствии многолучевости сильно менятся (от треугольника до бублика ...). Напрашивается вывод - оптимальная фильтрация здесь не совсем кстати (хотя звучит парадоксально ).

3) Вейвлет анализ. Вот тут я чайник, знаю только что применяют когда надо найти "особенности" сигнала. "Поигрался" в MatLab-е, хотя я и не получу наилучшего S/N, зато смогу получить в качестве признака наступления импульса - набор изменеия характерных для моего импульса частот.

Что скажите, поделитесь плиз опытом, кто когда решал/решает подобные задачи.

В локации поступают так: излучают короткий импульс (1mks), принимают эхо в течении определенного времени (которое определяется дальностью действия) и анализируют полученную кривую.

Еще имеется понятие - разрешение по дальности 0.5*tимпульса, от чего люди и "шизеют" от сигналов с узкой АКФ. Но в моем случае попроще будет, мне не надо разрешать по дальности, мне лишь нужно детектировать перый импульс вот я и ищу компромис ...

еще вопрос, расстояние до 10м имеется в виду в пределах 10м и точность 1-0.5% это получается до десятков см?

Если интересует опыт в радиолокации, могу поделиться.
1.Сложный вариант. весь интервал дальности делится на участки, длина которых равна точности измерения координат (из тз). Во время приёма входные цепи каждого канала стробируются своим сихнроимпульсом, т.е. в каждый момент времени подключен только один канал. Это может быть сделано и в аналоговой и в цифровой форме. Далее, согласованная фильтрация осуществляется в каждом канале раздельно. В самом простом случае это накопление нескольких импульсов с последующим обнаружением (в случае измерения только дальности) и бпф (в случае измерения ещё и скорости).
2. Простой вариант. Вопрос: а что, не хватает энергии работы одним импульсом, там совсем просто получается - обнаружение и всё. Так вот, если энергии одного импульса не хватает, надо использовать энергию нескольких импульсов (пачка). простейший вариант - накопление нескольких импульсов с последующим обнаружением. Делается это так, если просто и некогерентно: детектируется огибающая радиоимпульсов. После детектора она подаётся на простейшую RC цепочку с постоянной времени, равной периоду следования импульсов в пачке. После неё ставится обнаружитель - простейший компаратор.
вариант чуть сложнее - использование сложного сигнала (М-последоватеольность, код Баркера). Там так просто не описать все особенности, если интересно - спрашивайте, отвечу. Главная прелесть сложных сигналов в том, что на форму принимаемых импульсов можно наплевать, интересен только сам факт их приёма. да ещё и некоторый из них можно пропустить, а некоторые ложно принять - результат от этого не сильно изменится.

Мы использовали возбуждение импульсом со ступенчатой частотной модуляцией,
на приеме измеряется текущая частота и применяется коррелятор.

Не очень понятно, меняется ли форма излучаемого сигнала? Если условия всегда одинаковы (накачка одна и та же), то с чего бы ей меняться. Далее, если форма излучаемого сигнала не меняется, то насколько линеен приемник? Опять же с чего бы ему быть нелинейным на сигналах, далеких от насыщения? Т.е., в итоге, если форма излучаемого (акустического) сигнала стабильна, приемник достаточно линеен, то можно просто сграбить принятый сигнал от зеркальной (любой твердой, ровной) поверхности и дальше коррелятор. Поскольку частоты небольшие, можно иметь хорошее разрешение по сигналу (много точек) и не сильно утрудиться на свертке. Даже простой МК должен успешно справиться в реальном времени.

Кстати, при ультразвуковом измерении дальности основную ошибку, обычно, вносит зависимость скорости звука от температуры. Там очень приличная зависимость. Т.ч. с получением точности 0.5% и даже 1% могут возникнуть проблемы, скажем, если вышли на улицу, на мороз.

[quote name='3.14' date='Jan 31 2006, 00:32' post='82766']
Еще имеется понятие - разрешение по дальности 0.5*tимпульса, от чего люди и "шизеют" от сигналов с узкой АКФ. Но в моем случае попроще будет, мне не надо разрешать по дальности, мне лишь нужно детектировать перый импульс вот я и ищу компромис ...
[/quote]

Не совсем так. Если работать по пересечению сигнала через "0" разрешение определяется только шумами. Для сравнительно постоянных условий у нас по воде при зондирующем импольсе 500 мкс, разрешений 50-100пс
[/quote]
Кстати, при ультразвуковом измерении дальности основную ошибку, обычно, вносит зависимость скорости звука от температуры. Там очень приличная зависимость. Т.ч. с получением точности 0.5% и даже 1% могут возникнуть проблемы, скажем, если вышли на улицу, на мороз.
[/quote]

что есть то есть. По воде проще, можно ее измерить
По воздуху зависит и от даления, и температура разная на разных участках
[/quote]
2. Простой вариант. Вопрос: а что, не хватает энергии работы одним импульсом, там совсем просто получается - обнаружение и всё. Так вот, если энергии одного импульса не хватает, надо использовать энергию нескольких импульсов (пачка). простейший вариант - накопление нескольких импульсов с последующим обнаружением.
[/quote]


Должно хватать и одного. Лет 15 назад с дорожниками сталкивался. Они так неровность дорожного полотна при движении машины на ходу меряют. Так что не думаю что там так все страшно.
Только если мне память позфоляет они фазовые а не время-импульсные методы измерения использовали

Это справедливо только для определенных моделей канала (АБГШ например), и только в рамках линейных систем с постоянными параметрами, а есть еще нелинейные и адаптивные. Может попробовать канальный эквалайзер для подавления второго луча? Правда, тогда одного измерения мало будет.



Это справедливо только для определенных моделей канала (АБГШ например), и только в рамках линейных систем с постоянными параметрами, а есть еще нелинейные и адаптивные. Может попробовать канальный эквалайзер для подавления второго луча? Правда, тогда одного измерения мало будет.

2 defunct
Именно такая точность необходима.

2 defunct
1) Помню я такой метод (со времен учебы),
1. Импульс никак не влазит в участок разрешения, полоса узкая ~5кГц по уровню -(5 - 10)Дб,
возбуждающий 100мкС радиоимпульс на выходе преаращается в ~500 мкС на приемнике.
2. Не вижу особого смысла в делении на зоны, т.к. смогу поситать свертку начиная с каждой точки
выборки.
2) Дык это ж ведь банальное амплитудное детектирование (в головном топике назван "Ублюдошным"), самый помехонезащищенный метод, как то совестно им пользоваться.
Способы использования сигналов с узкой АКФ конечно интересны, но, я ограничен как в спектре так и во времени измерения (первое наносит ограничения на сигналы со сложной базой, второе на использование длинных последовательностей), хотя конечно надо проверить.

2 Кнкн
Т.е. у Вас дальность поделена по ступеням частот?
Какая получилась дальность, разрешение, какие датчики использовали?

2 dxp
Вы же сами говорте про "сграбить принятый сигнал от зеркальной (любой твердой, ровной)", в случае с многолучевостью все "накроется медным тазом".
За температуру, спасибо, но у меня дальности не большие да и поставить на обоих концах термометры нет затруднений.




2 Pathfinder
Можете посоветовать литературу где популярно описано построение такого эквалайзера?

>> 2 defunct
>> Именно такая точность необходима.

Хм, в таком случае, я думаю, что фазовый детектор по формуле Ньютона-Рафсона запросто Вам ее обеспечит (но есть ньюанс, определение фазы нормально работатет только в первых двух квадрантах). Т.о в качестве модулирующего берем гармонику не 160 Гц а 80Гц (как раз покрывает чуть больше 10м (~12.5м на 180 градусов)), изменение фазы будет ~1градус/10см, а вышеназванный метод способен обеспечить точность определения фазы 0.1градус при соотношении СШ 10-12дб.

> 1. Импульс никак не влазит в участок разрешения, полоса узкая ~5кГц по уровню -(5 - 10)Дб,
почему 100mks?
Длительность излучаемого импулься определяется разрешающей способностью и для 10 см будет ~3 ms. Далее берем "Ублюбочный" метод, делаем несколько проб, отбрасываем граничные рез-таты, усредняем и отображаем.. Как Вы верно заметили здесь будет сильная зависимость от СШ, т.е. нужен мощный излучатель.

2 defunct
Частоты огибающих такие выбраны для отладки. Если не сложно, можете популярно объяснить как мне такой детектор построить?

" и для 10 см будет ~3 ms." Вы разряд потеряли, (300м/с)*3мС ~ 1 метр.
Еще, требуемый период измерения 5мС, про статистику мне можно забыть

[quote name='3.14' date='Jan 31 2006, 23:17' post='83095']
2 defunct
> Частоты огибающих такие выбраны для отладки. Если не сложно, можете популярно объяснить как мне такой детектор построить?

Посмотрите на прикрепленные формулы, надеюсь они не требуют объяснений.. метод этот подробно изложен в книгах, напр. Прокопенко И.Г. "Обработка сигналов".



>> " и для 10 см будет ~3 ms." Вы разряд потеряли, (300м/с)*3мС ~ 1 метр.

Не может быть... 3*(10^2)м/c * 3*(10^(-3))с = 1*10(-1) ~ 0.1метр..

извиняюсь.. точно, потерял 3*3

Дальность была 100 м , точность 3 см(если нет сильного ветра),
разрешение около 0.5 м (для той задачи значения не имело).
Датчики были разделенные, как и у Вас, специально сконструированные
большим специалистом, центральная частота 22 кгц, полоса 40%.
Режим работы импульсный, со ступенчатой частотной модуляцией.