Rozdíly

Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.

--- 2019:hb100-radar [2020/01/19 19:06]
Tuan Ha [Realizace]
+++ 2019:hb100-radar [2020/01/20 16:48] (aktuální)
Tuan Ha
@@ Řádek 1: / Řádek 1: @@
-====Úvod====
+=====Úvod=====
 Tato práce se zabývá návrhem a realizací radarového čidla HB100. Jedná se o senzor měření rychlosti, jehož princip je založený na Doplerově jevu. Výsledná frekvence je dána rozdílem přijaté a vyslané frekvence
 (10.525 GHz). Modul má výstup pro analogový signál, který chrakterizuje detekovaný pohyb (sinusový signál o frekvenci dané rychlostí objektu). Tento signál bylo nutno zesílit, proto byla vztvořena externí destička, která mimo jiné slouží i k napájení senzoru (+5V).
@@ Řádek 5: / Řádek 5: @@
 Přenos je realizován pomocí virtuálního COM portu.
-====Realizace====
+=====Realizace=====
-Na obrázku je schéma externí destičky. Velikost zesílení byla zvolena tak, aby bylo možné detekovat pohyb v přímé blízkosti senzoru pro jednodušší testování.
+====Destička====
-{{tha:tha_deska.png}}
+Na obrázku je schéma externí destičky. Velikost zesílení byla zvolena tak, aby bylo možné detekovat pohyb v přímé blízkosti senzoru pro jednodušší testování.Výsledný analogový signál ze senzoru je přiveden na AD převodník ADC 1 (pin PA1)\\
+{{2019:tha:schema.png?350}}   {{2019:tha:tha_deska.png?250}}\\
+====FFT====
+K vytvoření firmwaru sloužil nástroj STM32CubeMX, schopný generovat kód s již nakonfigurovanými periferiemi (ADC, VCP ..). Jako uživatelské rozhraní posloužilo IDE od IAR EW, které má knihovnu CMSIS - DSP v základu.\\
+CMSIS nabízí mnoho způsobů výpočtu spektra, mezi nejpoužívanější patří výpočet komplexní (CFFT) a reálného (RFFT) FFT. V kódu jsou implementovány oba způsoby a na následujících obrázcích je jejich srovnání. Obě dvě spektra jsou měřeny bez pohybu ve vnějším okolí.\\
-====Výsledky====
+{{2019:tha:RFFT.png?350}}   {{2019:tha:CFFT.png?350}}\\
+Na levém obrázku je spektrum RFFT a na pravém CFFT (resp. jeho modul). Oproti CFFT má RFFT jednodušší výpočet, ale vykazuje vyšší zašumění spektra. Pro realizaci byl vybrán CFFT s výpočtem modulu. Data byly vyextrahovány z debuggeru IAR a vykresleny v matlabu.\\
-====Zdrojové kódy====
-====Závěr====
+Pro přesné určení frekvence z modulu je nutné nastavit rozlišení spekrta. Toto rozlišení je dané velikostí tzv. "Binu". Bin je disktrétní elementátrní hodnota vypočteného spektra. Výpočet binu se realizuje podílem - vzorkovací frekvence/počet prvků, kde maximální hodnota prvků je 2048 a vzorkovací frekvence je dána nstavenou rychlostí ADC. Minimální vzorkovací frekvence ADC je 1,3125 MHz (předdělička 16 pro PCLK2 a 8 pro samotné ADC).
+S touto frekvencí vychází velikost binu (tedy i minimální rozlišení) na 641 Hz, takto hrubá velikost je nevhodná (chůze = 100Hz). Proto je mezi vzorky vloženo úmělé zpoždění k snížení vzorkovací frekvence. Nevýhodou této metody je, že nelze přesně určit velikost vzorkovací frekvence, ta je nyní dána zpožděním HAL_delay a dobou provedení instrukcí (navzorkování ADC, uložení atd.). Předpokládám vyšší uplatnění doby zpoždění HAL_delay(0.8). Vzorkovací frekvence bude tedy 1250 Hz a velikost binu 0.61 Hz.
+<code c>
+    for(int i = 0;i < TEST_LENGTH_SAMPLES;i++){  //delka 2048
+			HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);
+			testInput[i] = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
+                        HAL_Delay(0.8);// snizeni vzorkovaci frekvence
+		}
+</code>
+====Detekce====
+Po navzorkovaní je na vstupní data aplikována CFFT a kde je poté detekován bin s nejvyšší hodnotou pomocí arm_max_f32(). Před detekcí je navíc nulována stejnosměrná složka, aby nedošlo k její detekci. Pokud maximální hodnota vyhovuje podmínce tresholdu je poslána pomocí VCP do PC. Podmínka treshold se uplatní v případě, že v okolí není detekován pohyb. Potom do PC vyšle hodnotu 0.
+<code c>
+    /*vypocet CFFT*/
+    arm_cfft_f32(&arm_cfft_sR_f32_len1024, testInput, ifftFlag, doBitReverse);
+    /* vypocet modulu */
+    arm_cmplx_mag_f32(testInput, testOutput, fftSize);
+    /*nulovani stejnosmerne slozky*/
+    testOutput[0] = 0;
+    /*vypocet max hodnoty modulu*/
+    arm_max_f32(testOutput, fftSize, &maxValue, &testIndex);
+    /*podminka - citlivost detekce pohybu*/
+    if(maxValue <= THRESHOLD)
+      testIndex = 0;
+    position = testIndex;
+</code>
+====VCP (Virtual COM port)====
+Dalším krokem je poslání výsledku pomocí sériové linky do PC, kde jsou data zpracovány. Ty jsou ve firmwaru poslány následovně.
+<code c>
+    sprintf(buffer,"%d\r\n0000",position);
+    CDC_Transmit_FS(buffer,6);// max 4ciferne cislo + /r + /n = 6
+</code>
+V proměnné position je uložena aktuální pozice maximálního binu. Tato hodnota je uložena jako string do buffer a prvních 6 bytů buffer je posláno po lince. Na příjmací straně jsou pomocí knihovny serial (python) data dekódovány po znak\n včetně. Na příjmací strně může dojít k problémům ve vyrovnávací paměti. Pokud z vývojové desky například posíláme jednociferné číslo například 1, tak poslané data budou mít tvar buffer = "1 /r /n X X X " kde X představují nahodilé hodnoty. Skript v pythonu dekóduje hodnotu 1 bez problému, ale ve vyrovnávací paměti zůstanou zbylé tři nedefinované hodnoty, které se připojí na začítek dalších dat. Problém řeší definování hodnot X jako nuly, které výslednou hodnotu neovlivňují.\\
+Skript v pythonu po spuštění vykresluje graf rychlosti (km/h) v reálném času.
+<code python>
+    data = data*((1/0.0008)/2048) #prepocet bin->frekvenci
+    y.append((data)/(19.49))# prepocet na rychlost km/h datasheet
+</code>
+=====Výsledky=====
+Ukázka videa:https://www.youtube.com/watch?v=JGoTKWbEG4E&feature=youtu.be
+Pro kontrolu byly navzorkovány data stejného pohybu a transformována do spektra v Matlabu. Na obrázku je znázorněné spektrum pohybu větráku. Spektrální čára 654.bin odpovídá rychlosti 20,48 km/h a 327.bin odpovídá 10,24 km/h. Na binu 1024 dochází k zrcadlení spektra. Detektor není vytvořen k detekci kruhového pohybu, proto dochází ke generaci dvou harmonických signálů.
+{{ 2019:tha:spektrum.png }}
+====Zdrojové kódy====
+https://mega.nz/#F!L0cUwKLJ!BFwxEzVCoT_sDPsceQKR3Q

Individální projekty MPOA

Uživatelské nástroje

Nástroje pro tento web

Rozdíly

Nástroje pro stránku