实时即时信号识别器(RTISR)开源

描述

实时即时信号识别器 (RTISR) 的概念

通过使用两个向量的标量积，我们可以使用两个不同的数组并通过使用归一化相关（归一化互相关）在它们之间进行比较。

基本 RT 即时识别器的工作方式如下：

“标准具信号”的已知 N 计数作为一维数组存储在程序存储器 x[I] 中。

“传入信号”的计数在定时器中断时输入到大小为 N 的环形缓冲区（存储在默认 RAM 存储器中）y[i]，ISR 计算“r” - “标准具信号”x[i] 和“传入信号”。

 

也就是说，RT 即时识别器将“传入信号”x[i] 的最后 N 个计数与标准具信号 y[i] 的固定 N 个计数进行比较。请务必了解延迟 d 和环形缓冲区索引之间的关系。是的，ISR 中有许多循环。

 

好的，系统的要求到此为止——让我们开始工作吧！

我选择以 20[Hz] 频率进行采样（由于系统的技术困难），发现 5 个样本足以识别所需信号。

识别到信号后，系统将不再搜索匹配，也可以随时拨动开关，系统会重新搜索。

此外，可以随时更改所需频率。

用户手册：

1) 使用名为“Input signal”的信号发生器选择要识别的频率 (sin(8, 4, 5 Hz), sqr(8, 4 Hz), trg(8Hz))。

在哪里：

• Sin 代表频率为 8/4/5 [Hz] 的正弦波。
• sqr 代表频率为 8/4 [Hz] 的方波脉冲。
• Trg 代表频率为 8 [Hz] 的三角脉冲。

2) 现在，如果进行了识别 - 系统将打印信号已被识别，此外，系统将根据字母编号打开 LED。

3）识别完成后，您可以按下按钮，系统将开始重新搜索一个新的频率，或者您可以更改输入信号和噪声。

 

RTISR 的实施：

为了创建已知信号，我们编写了一个函数（“CreateEtalonArrays”），它根据信号的采样频率（在我们的例子中为 20 [Hz]）计算信号。

这个频率是在更高频率的几次测试之后选择的。我们得出的结论是，在我们的条件下，这是良好的工作系统和时间效率之间的良好权衡。

我选择了 6 个具有这些频率的波（可变）：

具有以下频率的正弦波：8、4、5 [Hz]。

具有以下频率的方波：8、4 [Hz]。

以及频率为 8 [Hz] 的三角波。

该程序将打印一个数组，该数组可以直接复制到 Arduino “progmem”内存中。

（运行程序时无法初始化“程序”）

该函数还计算每个信号的平均值（每个信号单独），这些平均值也可以存储在“progmem”中。

为了实现我们的样本，我们必须使用函数生成器，使用 Arduino 从每个函数中采样 5 个样本。

此外，结果打印在串行监视器上，然后我们将数据复制到主程序。（见以下附件）

 

有源混音器使用的一点解释：

在这一部分中，我们使用了 741 运算放大器（非反相求和放大器）

如下图所示：

 

为了区分不同的信号，可以为每个信号赋予不同的 LED 颜色。

 

传奇：

8 [Hz] sin – 橙色 LED

5 [Hz] sin – 绿色 LED

4 [Hz] sin – 黄色 LED

8 [Hz] sqr – 蓝色 LED

4 [Hz] sqr – 红色 LED

8 [Hz] trg – 白色 LED

注意：

一次只能打开一个 LED。

 

动机的一些信号识别结果：

8 [Hz] sqr 和 40 [Hz] sqr 波噪声（0.5[v] 幅度和 1[v] 峰峰值）：

 

 

4 [Hz] sin 与 40 [Hz] sqr 波噪声（0.5[v] 幅度和 1[v] 峰峰值）：

8 [Hz] trg 与 40 [Hz] 正弦波噪声（0.5[v] 幅度和 1[v] 峰峰值）：

 

实施此系统后我的结论（自行检查！）

从结果中我们可以得出结论，系统可以很容易地识别出幅度和电压偏移的大变体的两个矩形波。

频率为 5 Hz 和 4 Hz 的正弦波都可以毫无问题地被识别，但幅度和偏移电压的变化较小。

然而，频率为 8 Hz 的正弦波和频率为 8 Hz 的三角波都具有较高的灵敏度和较低的偏移电压和幅度变化。

注意：一个可靠的测试是当我们成功识别波浪 4 次时。

特征：

•系统可以识别6种不同的信号：

• 正弦8[Hz]。

• 正弦5[Hz]。

• 正弦4[Hz]。

•矩形8[Hz]。

•矩形4[Hz]。

•三角形8[Hz]。

• 系统可以将输入信号与大量不同的噪声混合——3 种不同的波，每个波都有一个大范围的频率。

•即使噪声很大，系统也能识别波（与输入波相比，噪声频率是输入频率的两倍）。

•我们可以更改我们想要识别的输入信号，而无需重新启动仿真。