如何使用安装在车辆中的加速度计检测坑洼?


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我目前正在研究DSP和FFT,对此我还很陌生,并且在Arduino和业余项目中从事电子行业已有很长时间了。最近,我正在做一个项目,目标是在您的日常通勤路线上绘制坑洼,以测量道路的不平整度。这不是道路轮廓,而是驾驶员在旅途中感觉到的行驶不平顺度。为了简化起见,我安装了一个加速度来测量汽车的Z轴“垂直”加速度,当遇到坑洼时,震动和弹簧会减小四分之一汽车模型的力。

基本上,我希望能够创建一个检测器,该检测器将通过使用FFT查找垂直加速度的主要频率来检测坑洼,然后我可以将其与模式匹配以检测轿厢门或人孔盖的撞击将来可能会从坑洼中爬出来。

我不确定是否可以使用FFT,我对任何输入或建议和想法是否会受到赞赏,我已经制作了一个低通滤波器,以滤除来自传动系统和发动机的高频振动。

车内乘客/驾驶员对承受的“粗糙度”有何想法?我当时想在平坦的道路,碎石路,砖墙,恶劣的道路上进行路测,并提出垂直加速度大小的阈值,并以某种方式对所谓的“粗糙”进行缩放

检测到的坑洼也将通过GPS记录它们的位置,我正在尝试为此使用Rasberry Pi,并将其数据存储和速度作为一个很好的项目。

谢谢任何帮助或想法,书籍,教程,智慧等

更新:

在此携带其他数据:

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


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PAK-9的回答如下。步骤1可能应该是使用路测(如您建议的那样)收集一些数据,以查看您想要检测的功能的实际外观。
杰森R

您是否要自动将其提交给seeclickfix.com?:)
endolith

是的,如果我能使其正常运行,我可以。波士顿市开发了一款智能手机应用程序,可以做到这一点,他们可以向人们提供数千美元的资助。我的想法只是其中的一个简单子集,我想大多数人会使用智能手机在汽车中四处移动它,因此,您必须将手机放在支架中才能获得准确的读数,或者在掉落手机或移动手机的过程中感觉不清汽车在行驶。因此,我使用外部加速度计来避免这些并发症
zacharoni16 2013年

@ user978563您正在使用的btw加速度计的外部品牌是什么?
Spacey

Answers:


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您实际上对信号中的频率信息不感兴趣,而对可检测的功能却不那么感兴趣-因此,我建议这里的FFT没有太大的用途。

您真正想要做的是记录在汽车中的连续“汽车信号”与另一个信号相关联,该信号是坑洼凸起的“特征”。您需要通过将其记录在经过坑洼的汽车中来获得此签名(也许记录很多并使用它们来产生代表坑洼的良好信号)。一旦有了它,就可以其与汽车信号进行互相关。您可能需要在频域中执行此操作,在这种情况下,应将签名的FFT与汽车信号的滑动FFT互相关。

您可能需要先处理汽车信号,然后再使用它来消除高频噪声(使用低通滤波器)。您可以通过肉眼观察到非常有效的效果-在汽车信号灯上使用各种过滤器,以查看哪些过滤器删除了最无关的信息,同时又保留了重要的坑洼信息。


以编程方式很难做到这种互相关吗?我希望这一切都可以在软件中自动完成。我想最困难的部分是获得一个“坑洼”的“通用信号”,该坑足够宽以使FFT与汽车中当前数据的FFT相匹配。滑动FFT,开窗函数是什么?让我感到困惑的是窗口,那会是滑动窗口吗?坑洼频率似乎发生在5HZ到20HZ范围内,而低频对阻尼悬架的SHM却很低
zacharoni16

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互相关在编程上并不是特别困难,它与卷积非常相似(卷积本质上都是在两个数组上进行迭代,并使用每个数组中的一个样本执行某些功能)-如果您不想自己写。签名可能有点难以获取,但是如果您获得大量数据,则应该看到一些功能正在出现,而且互相关不是二进制的,结果本质上是一个“置信度”值,因此您可以根据需要对其进行阈值设置。
PAK-9

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滑动FFT的开窗fn可以是您想要的任何值,它不会太大地影响结果。我希望会看到一个很大的冲动,它会在短期内衰减(如您所说的悬架的SHM),因此您可以基于信号的观察来合成类似的东西。
PAK-9

嗯,这很有意义,困难的部分是要获得签名,是否有任何教程,书籍或网站上都带有类似的示例程序,现在我想我只需要制造类似减速带,坑洼和驱动器的合成突起花费很多时间来获取大量数据。我不确定应该为签名选择哪些功能
zacharoni16 2013年

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只需驱动一堆凹凸不平,然后将信号的那些部分切掉,就会为您提供签名库。对它们中的每一个进行FFT以给您一个光谱特征,如果某些特征在外观上明显不同,则将它们分成相似的组。然后,您可以对每组签名进行某种平均,最后得到每组签名中的最终“主”签名,您可以将它们与汽车信号进行比较。
PAK-9
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