Akustilise signaali leviaja mõõtmisel põhinev lokaliseerimise süsteem

Abstract

Akustilise signaali lokaliseerimist kasutatakse eelkõige militaarsetel eesmärkidel. Relvast laskmisel tekkivat tugevat helilaine rõhku on võimalik mikrofonidega mõõta kuni 20 km kauguselt. Erinevatesse asukohtadesse paigutatud mikrofonideni ehk mõõtepunktideni jõuab helilaine erineval ajal. Mõõtepunktide asukohti ja signaali levimise aegade erinevusi arvesse võttes saab välja arvutada akustilise signaaliallika asukoha. Erinevalt radaril põhinevast relva asukoha määramise süsteemist, on käesolevas töös kirjeldatud süsteemi eeliseks passiivsus. Seega ei paljasta süsteem töö ajal võimalikule vastasele oma asukohta. Käesoleva töö eesmärgiks on luua akustilise signaaliallika lokaliseerimise süsteem, mis võimaldaks 20 km kauguselt määrata 135 dB helirõhuga relva asukoha 30 m täpsusega. Sealjuures peavad kaheksa mõõtepunkti olema laiali paigutatud lõigule, mille pikkus on 10 km. Mõõtepunktide asukohad tuleb määrata täpsusega kuni 3 m. Seatud eesmärgi saavutamiseks on vajalik: • konstrueerida kaheksast mõõtepunktist koosnev riistvara, mis võimaldaks vastu võtta 20 km kauguselt akustilise signaali ning digitaliseerida signaalid töötlemiseks arvutiga; • luua tarkvara, mis võimaldaks: • rakendada signaalidele filtreid; • kuvada reaalajas ekraanile signaalide aegesitused; • tuvastada signaalide algushetked automaatselt või lubada kasutajal peatada signaalide aeg-esituse graafik ning määrata algushetked käsitsi; • vastavalt signaalide algushetkede erinevustele ja mõõtepunktide asukohtadele arvutada signaaliallika asukoht. Käesolev magistritöö koosneb neljast peatükist, millest esimene annab ülevaate erinevatest signaaliallika lokaliseerimise meetoditest ja akustilise lokaliseerimise süsteemidest, teine peatükk kirjeldab arvutusmeetodeid, kasutatud algoritme ja kasutatavat riistvara. Kolmandas peatükis selgitatakse käesoleva töö käigus loodud akustilise signaaliallika lokaliseerimise süsteemi riistvara ja tarkvara lahendusi. Neljandas peatükis antakse ülevaade tehtud katsetuste ja mõõtmiste tulemustest ning tulemuste analüüsist.