三维空间中声音的多重定位

时间:2018-05-29 14:06:38

标签: math matrix linear-algebra

TL:DR - 如何找到发射器的3D坐标而不是发送脉冲信号?

故事:

我正在努力提高观鸟能力。我有一个相机可以在我不在的时候拍摄鸟类的照片,但是目前它必须一直缩小以确保它们在帧中。这不是好照片,所以这就是我所做的:

在电机上安装摄像头,使其可以旋转,放大到足以使照片质量更好,并尝试多点定位以使相机转动。

擅自解决方案:

我的多点定位很简单。 4个麦克风听声音。当从发射器(鸟)产生脉冲(例如啁啾声)时,麦克风可以检测到脉冲,我的微控制器可以计算接收脉冲的所有4个麦克风之间的时间差。

我的微控制器然后使用家庭酿造程序,将这些时间差和麦克风相对于彼此的已知位置转换成矩阵形式。

一旦程序有了矩阵,它就可以解决从每个麦克风到鸟类原点的距离,然后可以用来计算鸟类相对于麦克风的坐标。

问题:

问题在于它需要非常精确。我在说〜理论数学空间中麦克风之间的接收时间差异为10纳秒将导致程序错误估算鸟的位置。

我已经混淆了代码,看看是否实现更多的麦克风将减少对精度的需求,但我找不到一种方法来实现大于〜±25ns的容差。

根据我的设置,我只能计算10 -5 秒的接收时间差,因此我无法保证此类数学所需的精度水平。

有人可以想办法改善我的设置,以便它有效吗?还有其他方法可以实现多角化吗?我怎么能找到那只鸟鸣叫的地方?

谢谢你们,你们总是很棒!!!

修改

我已经写出了我用于此问题的数学过程。可以找到图片,用于生成初始条件的Excel表格以及用于处理数学的Matlab代码here

0 个答案:

没有答案