| Line 37... |
Line 37... |
| 37 |
<!--- ----------------------------------------Zacatek vlastni dokumentace------------------------------- -->
|
37 |
<!--- ----------------------------------------Zacatek vlastni dokumentace------------------------------- -->
|
| 38 |
|
38 |
|
| 39 |
<h1>Jednoduchý sonar ze zvukovky<br/>Jakub Kákona (kaklik@mlab.cz)</h1>
|
39 |
<h1>Jednoduchý sonar ze zvukovky<br/>Jakub Kákona (kaklik@mlab.cz)</h1>
|
| 40 |
|
40 |
|
| 41 |
<p>
|
41 |
<p>
|
| 42 |
Program je demonstrací základních funkcí zvukového systému ALSA <a href="http://www.alsa-project.org/">http://www.alsa-project.org/</a>. Konkrétně je ukázkou přístupu k zařízení Playback a Capture.
|
42 |
Program je demonstrací základních funkcí audio systému ALSA <a href="http://www.alsa-project.org/">http://www.alsa-project.org/</a>. Konkrétně je ukázkou přístupu k zařízení Playback a Capture. A zároveň jednoduchým prostředkem k prozkoumání akustických vlastností různých materiálů pouze pomocí svého počítače. :)
|
| 43 |
</p>
|
43 |
</p>
|
| 44 |
|
44 |
|
| 45 |
<img src="podlaha.png" alt="Obrázek aktivního sonaru"/>
|
45 |
<img src="podlaha.png" alt="Obrázek aktivního sonaru"/>
|
| 46 |
|
46 |
|
| 47 |
<h2>Závislosti</h2>
|
47 |
<h2>Závislosti</h2>
|
| - |
|
48 |
<p>
|
| - |
|
49 |
Program je napsán pro OS Linux a testován byl konkrétně na Ubuntu.
|
| - |
|
50 |
</p>
|
| - |
|
51 |
|
| - |
|
52 |
<ul>
|
| - |
|
53 |
<li>Linux</li>
|
| 48 |
<ul><li>Alsalib</li></ul>
|
54 |
<li>libasound2</li>
|
| - |
|
55 |
</ul>
|
| 49 |
|
56 |
|
| 50 |
<p>
|
57 |
<p>
|
| 51 |
K přeložení programu je tedy nutné mít nainstalované vývojové knihovny ALSA (alsalib-dev). Pokud máme splněné všechny závislosti, tak lze program přeložit pomocí gcc s následujícími parametry:
|
58 |
K přeložení programu je tedy nutné mít nainstalované vývojové knihovny ALSA (libasound2-dev). Pokud máme splněné všechny závislosti, tak lze program přeložit pomocí gcc s následujícími parametry:
|
| 52 |
</p>
|
59 |
</p>
|
| 53 |
|
60 |
|
| 54 |
<pre><code>
|
61 |
<pre><code>
|
| 55 |
gcc sonar.c -o sonar -lasound
|
62 |
gcc sonar.c -o sonar -lasound
|
| 56 |
</code></pre>
|
63 |
</code></pre>
|
| Line 60... |
Line 67... |
| 60 |
K funkci program využije mono reproduktorový výstup. A vstup stereofonního mikrofonu. Nejdříve si vygeneruje vzorky pingu do pole, které předá ovladači zvukové karty. Následně připraví a otevře zařízení mikrofonu, aby po jeho otevření mohl spustit oba kanály zvuku současně. Tím dojde k zaznamenání vysílaného signálu i případných odražených ech do pole, které lze pak dále zpracovávat.
|
67 |
K funkci program využije mono reproduktorový výstup. A vstup stereofonního mikrofonu. Nejdříve si vygeneruje vzorky pingu do pole, které předá ovladači zvukové karty. Následně připraví a otevře zařízení mikrofonu, aby po jeho otevření mohl spustit oba kanály zvuku současně. Tím dojde k zaznamenání vysílaného signálu i případných odražených ech do pole, které lze pak dále zpracovávat.
|
| 61 |
</p>
|
68 |
</p>
|
| 62 |
|
69 |
|
| 63 |
<h2>Výstup</h2>
|
70 |
<h2>Výstup</h2>
|
| 64 |
<p>
|
71 |
<p>
|
| 65 |
Navzorkovaná a vypočtená data jsou ukládána do textových souborů v adresáři /tmp/ ze kterého je pak možné je vykreslovat pomocí <a href="plot.gp">skriptu</a> Gnuplotu
|
72 |
Navzorkovaná a vypočtená data jsou ukládána do textových souborů v adresáři /tmp/ ze kterého je pak možné je vykreslovat pomocí <a href="plot.gp">skriptu</a> Gnuplotu.
|
| - |
|
73 |
V horní části grafu je vysílaný signál. Uprostřed signál navzorkovaný mikrofony a dole výstup po korelaci nasnímaného signálu s odeslaným.
|
| - |
|
74 |
</p>
|
| - |
|
75 |
|
| - |
|
76 |
<pre><code>
|
| - |
|
77 |
~#gnuplot
|
| - |
|
78 |
> load "plot.gp"
|
| - |
|
79 |
</code></pre>
|
| - |
|
80 |
|
| - |
|
81 |
<p>
|
| - |
|
82 |
Skrip si sám cyklicky spouští program "sonar" a překresluje graf. Lze tak experimentovat s odrazy od různých překážek a třeba i pokračovat ve vývoji kódu.
|
| 66 |
</p>
|
83 |
</p>
|
| 67 |
|
84 |
|
| 68 |
<h2>Zpracování dat</h2>
|
85 |
<h2>Zpracování dat</h2>
|
| 69 |
<p>
|
86 |
<p>
|
| 70 |
Na závěr se s každým navzorkovaným polem dat z mikrofonů pomocí algoritmu <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Cross-correlation">křížové korelace</a> porovnají snímané signály vůči původnímu odeslanému pingu. Tím jsou v signálu velice zvýrazněna odražená echa. Celý algoritmus jsou následující dva cykly:
|
87 |
Zpracovaní používá pouze metodu <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Cross-correlation">křížové korelace</a> kterou se porovnají snímané signály vůči původnímu odeslanému pingu. Tím jsou ve výsledku velice zvýrazněna odražená echa. Celý algoritmus jsou následující dva cykly:
|
| 71 |
</p>
|
88 |
</p>
|
| 72 |
|
89 |
|
| 73 |
<pre><code>
|
90 |
<pre><code>
|
| 74 |
for (n=0; n < (period_size - chirp_size - 1); n++)
|
91 |
for (n=0; n < (period_size - chirp_size - 1); n++)
|
| 75 |
{
|
92 |
{
|