diff --git a/content/2022/audio-lokalizacija.md b/content/2022/audio-lokalizacija.md index 996277b..b0f547a 100644 --- a/content/2022/audio-lokalizacija.md +++ b/content/2022/audio-lokalizacija.md @@ -2,3 +2,179 @@ title: Audio lokalizacija summary: Audio lokalizacija je projekat rađen na letnjem kampu za stare polaznike 2022. godine od Lenke Vučković i Žarka Hajdera. --- +## Sadržaj + +1. Apstrakt +2. Uvod +3. Aparatura i metode +4. Istraživanje i rezultati +5. Zaključak + +### Apstrakt + +Prva dva odeljka vašeg izveštaja su apstrakt i apstrakt na engleskom, ali njih treba pisati nakon svih drugih delova. +Apstrakt predstavlja sažetak vašeg izveštaja i treba (bez objašnjenja) da predstavi šta ste radili, na koji način i koje rezultate ste postigli. + +### Uvod +Uvod treba da sadrži sledeće stvari: +* Opis i motivaciju projekta, odnosno kako ste došli do ideje i šta ste radili. +* Pregled literature. Ukratko opišite šta su drugi radili pre vas. + + +### Aparatura i metoda +#### Metod +##### Koraci + + +TOA: +1. Genrisanje signala +2. Sinhronizacija +3. Snimanje i emitovanje signala +4. Izracunavanje distance koristeći TOA metodu +5. Razmena izračunatih distanci sa drugim čvorovima +6. Pronalaženje lokacije putem trilateracije + + + + + +RTT: +1. Generisanje signala +2. Komunikacija sa drugim čvorovima + * Signaliziranje drugim čvorovima da počnu da snimaju + + * Signalizacija drugim čvorovima da se glavni čvor sprema da emituje signal + * Glavni čvor emituje signal + * Signalizacija ostalim čvorovima da je glavni čvor gotov + * Prvi sledeći čvor emituje signal i nakon toga signalizira ostalim čvorovima kraj transmisije i kraj snimanja + + + +3. Kroskorelacija +4. Računanje ETOA vrednosti pronalaženjem razlike vrhova kroskorelacije +5. Razmenjivanje ETOA vrednosti sa ostalim čvorovima +6. Računanje udaljenosti putem RTT metode +7. Trilateracija + + +##### Izračunavanja distance + +1. TOA (eng. _Time of arrival_) - metoda kojom se meri vreme stizanja signala od čvora, zahteva da je vreme između čvorova sinhronizovano, oduzimanjem vremena početka ($T_1$) prenošenja signala od vremena stizanja ($T_2$) dobija se vreme putovanja (eng. _Time of flight_, $\mathit{TOF}$) +$$\mathit{TOF}= T_2-T_1$$ + + +2. RTT (eng. _Round trip time_) - metoda u kojoj čvor koji primi signal odmah pošalje povratni signal, a čvor koji je započeo prenos meri vreme između početka slanja i primanja povratnog signala, ne zahteva sinhronizovano vreme između čvorova. +Vreme koje je izmereno ($T_1$) je jednako duploj vrednosti vremena putovanja ( $TOF$) i vremena koje je potrebno drugom čvoru da potvrdi signal i pošalje povratni odgovor ($T_2$). +Ovakav sistem zahteva da svi čvorovi u sistemu imaju mogućnost primanja i transmitovanja signala, tjst. da je svaki čvor opremljen sa zvučnikom i mikrofonom. + + +$$\mathit{TOF}=\frac{T_1-T_2}{2}$$ + + +##### Komunikacija između čvorova + + +Za svaku od navedenih metoda je potrebno da čvorovi imaju neki vid komunikacije. + +###### Sinhronizacija + +Kada se uspostavi kanal komunikacije između čvorova, on se takođe može koristiti za sinhronizaciju čvorova u metodama koje to zahtevaju. + +U slučaju TOA metode, čvorovi moraju da budu precizno sinhronizovani, snimanje na svim čvorovima treba da bude započeto u trenutku kada nepoznati čvor počne da emituje signal. + + + +##### Pronalaženje lokacije čvorova + + +##### Kroskorelacija + +Kako bi odredili TOF koristimo metodu kroskorelacije (eng. _Cross correlation_). +Kroskorelacija prvo određuje sličnost dva signala tako što pojedinačne članove dobijenog signala množi sa odgovarajućim članom izvornog signala a potom sve dobijene proizvode sumira i dobijenu sumu pamti u niz. +Nakon toga, izvorni signal se pomera za jedno mesto u desno, tako što se na početak doda nula i ceo proces se ponavlja, a novodobijena suma se pamti na sledećem mestu u nizu. +Zatim se određuje pozicija maksimuma dobijenog niza. Kada nju pomnožimo sa brzinom odabiranja ($F_s$) dobijamo TOF. +Kako nam je poznata veza između pređenog puta ($s$), brzine ($v$) i vremena ($\mathit{TOF}$), kao i brzina zvuka, možemo dobiti razdaljinu između dva čvora: +$$s = v \cdot \mathit{TOF}$$ + +##### Trilateracija + +Trilateracija je metoda kojom se dobija lokacija čvora presecanjem tri kružnice. +Centar svake od kružnica se nalazi u jednom od poznatih čvorova, a poluprečnik svake odgovara udaljenosti centra kružnice od nepoznatog čvora. +Ako su ($x, y$) koordinate traženog čvora, ($x_1, y_1$), ($x_2, y_2$), ($x_3, y_3$) koordinate tri poznata čvora, a $r_1$, $r_2$, $r_3$ razdaljina između traženog čvora i svakog od poznatih čvorova, redom onda važi sledeće: +$$(x-x_1)^2 + (y-y_1)^2= r_1^2$$ +$$(x-x_2)^2 + (y-y_2)^2= r_2^2$$ +$$(x-x_3)^2 + (y-y_3)^2= r_3^2$$ +Rešavanjem sistema jednačina se dobija: +$$x=\frac{c\cdot e - f\cdot b}{e\cdot a - b\cdot d}$$ +$$y=\frac{c\cdot d - a\cdot f}{c\cdot d - a\cdot f}$$ +gde je: +$$a = -2\cdot x_1 + 2\cdot x_2$$ +$$b = -2\cdot y_1 + 2\cdot y_2$$ +$$c = r_1^2 - r_2^2 - x_1^2 + x_2^2 - y_1^2 + y_2^2$$ +$$d = -2\cdot x_2 + 2\cdot x_3$$ +$$e = -2\cdot y_2 + 2\cdot y_3$$ +$$f = r_2^2 - r_3^2 - x_2^2 + x_3^2 - y_2^2 + y_3^2$$ + + +#### Simulacija + +Simulacija nam pomaže da utvrdimo koji parametri najviše utiču na grešku i da isprobamo kako bi se sistem ponašao pri različitim uslovima. +Kako bi napravili simulaciju TOA sistema potrebno je da uradimo sledeće: +1. Modulacije (eng. _Modulation_) -- iz poznatih lokacija svih čvorova pravimo simulirane signale koji potiču od jednog čvora čija će se lokacija izračunati kroz demodulaciju + - Kašnjenje -- simulira propagiranje signala kroz prostor + - Diskretizacija -- simulira ADC + - Šum -- simulira buku + - Opadanje amplitude (eng. _Fade_) -- simulira slabljenje signala srazmerno distanci +Ove četiri modulacije efektivno simuliraju šta se dešava u koracima od 1 do 3 u slučaju TOA metode. + + +2. Demodulacije (eng. _Demodulation_) -- iz dobijenih modulisanih signala i lokacija svih čvorova sem onog od kojeg potiče signal dolazimo do informacije o poziciji nepoznatog čvora primenjivajući korake od 3 do 6 za TOA slučaj. + + + +#### Aparatura +Za izradu hardverskog sistema potrebna je sledeća aparatura: +* Mikrokontroleri (eng. _MCU_) +* Izvori zvuka +* mikrofoni sa pretpojačalima + + + + +### Istraživanje i rezultati + +U ovom odeljku treba opisati sve rezultate do kojih ste došli. +Ako i dalje radite na svom projektu, parcijalni rezultati su potpuno prihvatljivi. +### Zaključak + +Zaključak ima za cilj da dodatno prokomentarišete rezultate i napravite pregled rada. + +$$V=\frac{S}{t}$$ \ No newline at end of file