Come posso rilevare le buche usando un accelerometro montato in un veicolo?

Attualmente sto studiando DSP e FFT, sono molto nuovo e faccio l'elettronica da molto tempo con Arduino e progetti di hobby. Di recente, sto realizzando un progetto con l'obiettivo di mappare le buche lungo il tuo tragitto giornaliero in macchina, misurando la ruvidità della strada. Questo non è il profilo della strada, ma la ruvidezza soggetta della corsa che il guidatore sente durante il viaggio. Ho un'accelerazione montata per misurare l'accelerazione "verticale" dell'asse Z della vettura, quando una buca viene colpita dagli urti e le molle smorzano la forza secondo il modello di auto da quarto per semplicità.

Fondamentalmente voglio essere in grado di creare un rilevatore che rileverà le buche usando FFT per trovare la frequenza dominante dell'accelerazione verticale, quindi potrei forse abbinarlo al modello per rilevare lo sbattimento della porta della portiera dell'auto, o una copertura di buche da una buca forse in futuro.

Non sono sicuro che FFT sia la strada da percorrere, qualsiasi input o consiglio e idee siano molto apprezzati, ho realizzato un filtro passa-basso per filtrare la vibrazione di frequenza più alta dalla trasmissione e dal motore.

Qualche idea sulla "rugosità" soggetta avvertita dai passeggeri / conducente in macchina? Stavo pensando di fare prove su strada liscia, strada sterrata, strada in mattoni, strada dissestata, e di arrivare con una soglia della grandezza dell'accelerazione verticale e fare una scala in qualche modo su ciò che è considerato "grezzo"

Le buche rilevate verrebbero anche registrate con il GPS nelle loro posizioni, sto cercando di utilizzare il Rasberry Pi per questo, con l'archiviazione dei dati e la sua velocità come un buon progetto per questo.

Grazie qualsiasi aiuto o idea è apprezzata, libri, tutorial, saggezza, ecc

AGGIORNARE:

Riporta qui ulteriori dati:

/electronics/56238/accelerometer-data-smoothing-filtering-pothole-detection

fft

— zacharoni16
fonte

La risposta di PAK-9 qui sotto ha alcuni buoni suggerimenti. Il primo passo per te probabilmente dovrebbe essere quello di raccogliere alcuni dati usando i test su strada (come hai suggerito) per vedere quali sono le caratteristiche che vorresti rilevare effettivamente.

— Jason R,

Li invierai automaticamente a seeclickfix.com? :)

— endolith

Sì, se potessi farlo funzionare correttamente lol, La città di Boston ha realizzato un'app per smartphone che fa questo, avevano migliaia di dollari in sovvenzioni alle persone per i loro invii. Il mio sarà un semplice sottoinsieme di questo, immagino che con uno smartphone la maggior parte delle persone lo muovano nella propria auto, quindi dovresti avere il telefono in un supporto per ottenere letture accurate o dissuadere dal far cadere il telefono o spostarlo mentre l'auto si sta muovendo. Quindi sto usando un accelerometro esterno per evitare quelle complicazioni

— zacharoni16

@ user978563 Cos'è questo marchio esterno di accelerometro che stai usando tra l'altro?

— Spacey,

Il marchio è KXPS5-3157 Datasheet dz863.com/downloadpdf-lovdnabsxg-KXPS5-3157.pdf

— zacharoni16

Non sei veramente interessato alle informazioni sulla frequenza del tuo segnale, ma piuttosto alle caratteristiche rilevabili - come tale suggerirei che qui non c'è molta utilità in una FFT.

Quello che vuoi veramente fare è correlare il "segnale dell'auto" continuo registrato nell'auto con un segnale diverso che è la "firma" dell'urto della buca. Dovrai acquisire questa firma registrandola in un'auto che passa sopra una buca (forse registrandone molte e usandole per produrre un segnale generico che sia una buona rappresentazione di una buca). Una volta che lo hai puoi incrociarlo con il segnale della tua auto. Potresti voler fare questo nel dominio della frequenza, nel qual caso dovresti incrociare la FFT della tua firma con una FFT scorrevole del segnale dell'auto.

Potresti voler elaborare il segnale dell'auto prima di utilizzarlo per rimuovere, ad esempio, il rumore ad alta frequenza (con un filtro passa-basso). Puoi farlo in modo abbastanza efficace a occhi aperti - gioca con vari filtri sui segnali dell'auto per vedere quale rimuove le informazioni più estranee lasciando intatte le informazioni importanti sulla buca.

— PAK-9
fonte

Questa correlazione incrociata sarebbe molto difficile da programmare a livello programmatico? Voglio che tutto ciò avvenga automaticamente nel software. Immagino che la parte più difficile sia ottenere il "segnale generico" per una buca abbastanza ampia da far combaciare la FFT con la FFT dei dati attuali nell'auto. La FFT scorrevole, quale sarebbe la funzione di finestre? L'unica cosa che mi confonde di FFT è la finestra, sarebbe una finestra scorrevole? Sembra che le frequenze della buca si verifichino nella gamma da 5 HZ a 20 HZ frequenza molto bassa rispetto a SHM della sospensione smorzata

— zacharoni16

La correlazione incrociata non è particolarmente difficile da eseguire a livello di programmazione, è molto simile alla convoluzione (entrambi i quali essenzialmente eseguono l'iterazione su due array e svolgono una funzione con un campione da ciascuno) - Sono sicuro che ci sono librerie disponibili se non si desidera scrivi il tuo. La firma potrebbe essere un po 'difficile da acquisire, ma se ottieni un sacco di dati dovresti vedere emergere alcune funzionalità, inoltre la correlazione incrociata non è binaria, il risultato è essenzialmente un valore di "confidenza", quindi puoi metterlo a soglia come preferisci.

— PAK-9

Il finestrino fn della FFT scorrevole può essere quello che vuoi, non dovrebbe influenzare il risultato in modo troppo drammatico. Mi aspetterei di vedere un grande impulso che viene smorzato per un breve periodo (SHM della sospensione come dici tu), quindi potresti essere in grado di sintetizzare qualcosa di simile sulla base delle osservazioni dei segnali.

— PAK-9

AH ha senso, la parte difficile è ottenere la firma: c'è qualche tutorial o libro o sito con un esempio simile della procedura, in questo momento sto pensando che ho solo bisogno di fare dossi sintetici come dossi, buche e driver su di loro un sacco di volte per ottenere molti dati. Non sono sicuro di quali caratteristiche dovrei prendere in considerazione per la firma

— zacharoni16

Basta guidare su un carico di dossi e buchi e poi tagliare quelle parti del segnale ti darà una libreria di firme. FFT ognuno di essi per darti una firma spettrale, se alcuni sono ampiamente diversi durante l'ispezione visiva, separali in gruppi simili. È quindi possibile eseguire una sorta di media su ciascun gruppo di firme per finire con una firma 'master' finale da ciascun gruppo che è possibile confrontare con i segnali dell'auto.

— PAK-9