3 Aufgabe 2 - Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik ...

ohne Interpolation mit Interpolation
simulierter Winkel, beobachteter TDOA, geschätzter Winkel, geschätzter Winkel,
Grad Abtastwerte Grad Grad
15
20
25
30
35
40
Tabelle 1: Tabelle zu den Messaufgaben 1.4 und 1.5.
1.4 In der vorbereitenden Aufgabe 0.2 haben Sie die diskreten Winkel bestimmt, die von
dem Algorithmus unter den gegebenen Parametern korrekt lokalisiert werden können.
Überprüfen Sie Ihre Rechnung, indem Sie für jeden in der Tabelle 1 aufgeführten
Winkel jeweils die Mikrofonsignale wie unter 1. generieren und anschließend den
TDOA und den lokalisierten Winkel im Simulink-Modell ermitteln. Achten Sie darauf,
dass das System eingeschwungen ist, wenn Sie die Werte ablesen. Tragen Sie die Simulationsergebnisse
in die ersten beiden Spalten der Tabelle ein (“ohne Interpolation”).
Um eine feinere Winkelauflösung realisieren zu können, muss offensichtlich die Quantelung
der TDOA-Werte verringert werden. Dies ist bei gleichbleibender Geometrie des Arrays
durch ein Erhöhen der Abtastrate möglich. Diese Maßnahme würde jedoch eine Änderung
der Hardware erfordern (schnellere AD-Umsetzer). Stattdessen genügt es für eine verbesserte
Winkelauflösung Zwischenwerte in der geschätzten Impulsantwort zu interpolieren. So kann
der TDOA bezogen auf die ursprüngliche Abtastrate von fA = 32 kHz nicht nur ganzzahlige
sondern auch gebrochen rationale Werte annehmen. Die zugehörigen vom Algorithmus
ermittelten Einfallswinkel zeigen dann eine feinere Abstufung als ohne Interplolation. Dieses
Verfahren ist im vorliegenden Simulink-Modell bereits implementiert: Die interpolierten
TDOA-Werte stehen in der Simulation am Ausgang “TDOA (interp.)” zur Verfügung.
1.5 Schalten Sie Ihren Block für die Berechnung des Einfallswinkels aus dem TDOA an den
interpolierten TDOA-Ausgang. Generieren Sie erneut die Mikrofonsignale für die in
Tabelle 1 angegebenen Einfallswinkel, führen Sie die Simulation aus und protokollieren
Sie die nun mit Interpolation geschätzten Winkel (bei eingeschwungenem System) in
Tabelle 1.
1.6 Zeichnen Sie den absoluten Fehler der Winkelschätzung (in Grad) ohne, bzw. mit
Interpolation der Impulsantwort. Vergleichen Sie die Ergebnisse, die Sie mit und ohne
Interpolation erhalten haben.
Erstellen und Test der Echtzeitanwendung
Im zweiten Aufgabenteil wird das Simulink-Modell der Lokalisierung in echtzeitfähigen Code
umgewandelt, übersetzt und auf das Signalprozessor-Board heruntergeladen.
IT-V3 - 17