Testexperimente zur akustischen Navigation in Eis und Wasser für ...

5 Tests des Akustischen Positionierungssystems (APS) 41
Richtungsabhängigkeit der Laufzeit
Beim ersten SBT wurde die Rotationsabhängigkeit der Sensitivität bei Rotationen um
die Symmetrieachse des Testkopfes untersucht. Viel interessanter ist jedoch die Auswirkung
bei seitlicher Rotation um eine Rotationsachse orthogonal zur Symmetrieachse,
da dieser Winkel sich bei der Fahrt des IceMole unter dem Array hinweg ändert. Die
Aufhängung des Testkopfes wurde zur Untersuchung dieses Zusammenhangs durch eine
drehbare Aufhängung ersetzt. Bei fester Position des Senders in einer Entfernung von
6,86 m wurde nun der Kopf in 8 Schritten um 360 Grad gedreht. Untersucht wurde der
resultierende Unterschied in den ermittelten Laufzeiten. Abbildung 5.15 zeigt die bestimmten
Laufzeiten in Abhängigkeit zum Winkel aus der das Signal kommt. Bei 0 und
360 Grad befindet sich der Sender frontal vor dem Testkopf.
Die Amplitude des Signals zeigte Winkel abhängige Schwankungen. Die Schwelle für die
time [ms]
4.63
4.62
χ 2
/ ndf
5.385 / 8
p0 4.589 ±
0.006667
4.61
4.6
4.59
4.58
4.57
4.56
4.55
0 50 100 150 200 250 300 350
angle [deg]
Abbildung 5.15: Variation der Laufzeit bei Einkopplung des akustischen Signals aus unterschiedlicher
Richtung. Der Parameter p0 gibt den Mittelwert der gemessenen Laufzeit
an.
Messung der Laufzeit wurde aus diesem Grund auf den 3-fachen Mittelwert des Rauschens
herab gesetzt. Trotzdem hat der Algorithmus zur Bestimmung der Laufzeiten
bei manchen Messungen erst die zweite Periode des Signals erkannt. Die Variation der
gemessenen Laufzeit liegt in der Größenordnung einer Schwingungsperiode. Der in Abbildung
5.15 dargestellte Fehler auf die Laufzeit wurde unter Berücksichtigung dieses
Umstandes angepasst und repräsentiert nicht die statistische Schwankung der Laufzeit.
Dieser Umstand weißt auf eine Schwäche des Algorithmus zur Bestimmung der Laufzeit
bei kleineren Signalamplituden auf. Sinkt die erste Periode des einlaufenden Signals unter
die Schwelle zur Bestimmung der Laufzeit, wird die Laufzeit unterschätzt.
Im IceMole sind vier Sensoren jeweils an den Ecken des Kopfes montiert. Dies sollte den
Einfluss der Richtungsabhängigkeit der Signalamplitude minimieren.
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