描述

實(shí)時(shí)即時(shí)信號(hào)識(shí)別器 (RTISR) 的概念

通過(guò)使用兩個(gè)向量的標(biāo)量積，我們可以使用兩個(gè)不同的數(shù)組并通過(guò)使用歸一化相關(guān)（歸一化互相關(guān)）在它們之間進(jìn)行比較。

基本 RT 即時(shí)識(shí)別器的工作方式如下：

“標(biāo)準(zhǔn)具信號(hào)”的已知 N 計(jì)數(shù)作為一維數(shù)組存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器 x[I] 中。

“傳入信號(hào)”的計(jì)數(shù)在定時(shí)器中斷時(shí)輸入到大小為 N 的環(huán)形緩沖區(qū)（存儲(chǔ)在默認(rèn) RAM 存儲(chǔ)器中）y[i]，ISR 計(jì)算“r” - “標(biāo)準(zhǔn)具信號(hào)”x[i] 和“傳入信號(hào)”。

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也就是說(shuō)，RT 即時(shí)識(shí)別器將“傳入信號(hào)”x[i] 的最后 N 個(gè)計(jì)數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)具信號(hào) y[i] 的固定 N 個(gè)計(jì)數(shù)進(jìn)行比較。請(qǐng)務(wù)必了解延遲 d 和環(huán)形緩沖區(qū)索引之間的關(guān)系。是的，ISR 中有許多循環(huán)。

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好的，系統(tǒng)的要求到此為止——讓我們開始工作吧！

我選擇以 20[Hz] 頻率進(jìn)行采樣（由于系統(tǒng)的技術(shù)困難），發(fā)現(xiàn) 5 個(gè)樣本足以識(shí)別所需信號(hào)。

識(shí)別到信號(hào)后，系統(tǒng)將不再搜索匹配，也可以隨時(shí)撥動(dòng)開關(guān)，系統(tǒng)會(huì)重新搜索。

此外，可以隨時(shí)更改所需頻率。

用戶手冊(cè)：

1) 使用名為“Input signal”的信號(hào)發(fā)生器選擇要識(shí)別的頻率 (sin(8, 4, 5 Hz), sqr(8, 4 Hz), trg(8Hz))。

在哪里：

• Sin 代表頻率為 8/4/5 [Hz] 的正弦波。
• sqr 代表頻率為 8/4 [Hz] 的方波脈沖。
• Trg 代表頻率為 8 [Hz] 的三角脈沖。

2) 現(xiàn)在，如果進(jìn)行了識(shí)別 - 系統(tǒng)將打印信號(hào)已被識(shí)別，此外，系統(tǒng)將根據(jù)字母編號(hào)打開 LED。

3）識(shí)別完成后，您可以按下按鈕，系統(tǒng)將開始重新搜索一個(gè)新的頻率，或者您可以更改輸入信號(hào)和噪聲。

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RTISR 的實(shí)施：

為了創(chuàng)建已知信號(hào)，我們編寫了一個(gè)函數(shù)（“CreateEtalonArrays”），它根據(jù)信號(hào)的采樣頻率（在我們的例子中為 20 [Hz]）計(jì)算信號(hào)。

這個(gè)頻率是在更高頻率的幾次測(cè)試之后選擇的。我們得出的結(jié)論是，在我們的條件下，這是良好的工作系統(tǒng)和時(shí)間效率之間的良好權(quán)衡。

我選擇了 6 個(gè)具有這些頻率的波（可變）：

具有以下頻率的正弦波：8、4、5 [Hz]。

具有以下頻率的方波：8、4 [Hz]。

以及頻率為 8 [Hz] 的三角波。

該程序?qū)⒋蛴∫粋€(gè)數(shù)組，該數(shù)組可以直接復(fù)制到 Arduino “progmem”內(nèi)存中。

（運(yùn)行程序時(shí)無(wú)法初始化“程序”）

該函數(shù)還計(jì)算每個(gè)信號(hào)的平均值（每個(gè)信號(hào)單獨(dú)），這些平均值也可以存儲(chǔ)在“progmem”中。

為了實(shí)現(xiàn)我們的樣本，我們必須使用函數(shù)生成器，使用 Arduino 從每個(gè)函數(shù)中采樣 5 個(gè)樣本。

此外，結(jié)果打印在串行監(jiān)視器上，然后我們將數(shù)據(jù)復(fù)制到主程序。（見以下附件）

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有源混音器使用的一點(diǎn)解釋：

在這一部分中，我們使用了 741 運(yùn)算放大器（非反相求和放大器）

如下圖所示：

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為了區(qū)分不同的信號(hào)，可以為每個(gè)信號(hào)賦予不同的 LED 顏色。

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傳奇：

8 [Hz] sin – 橙色 LED

5 [Hz] sin – 綠色 LED

4 [Hz] sin – 黃色 LED

8 [Hz] sqr – 藍(lán)色 LED

4 [Hz] sqr – 紅色 LED

8 [Hz] trg – 白色 LED

注意：

一次只能打開一個(gè) LED。

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動(dòng)機(jī)的一些信號(hào)識(shí)別結(jié)果：

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

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

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

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實(shí)施此系統(tǒng)后我的結(jié)論（自行檢查！）

從結(jié)果中我們可以得出結(jié)論，系統(tǒng)可以很容易地識(shí)別出幅度和電壓偏移的大變體的兩個(gè)矩形波。

頻率為 5 Hz 和 4 Hz 的正弦波都可以毫無(wú)問(wèn)題地被識(shí)別，但幅度和偏移電壓的變化較小。

然而，頻率為 8 Hz 的正弦波和頻率為 8 Hz 的三角波都具有較高的靈敏度和較低的偏移電壓和幅度變化。

注意：一個(gè)可靠的測(cè)試是當(dāng)我們成功識(shí)別波浪 4 次時(shí)。

特征：

?系統(tǒng)可以識(shí)別6種不同的信號(hào)：

? 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]。

? 系統(tǒng)可以將輸入信號(hào)與大量不同的噪聲混合——3 種不同的波，每個(gè)波都有一個(gè)大范圍的頻率。

?即使噪聲很大，系統(tǒng)也能識(shí)別波（與輸入波相比，噪聲頻率是輸入頻率的兩倍）。

?我們可以更改我們想要識(shí)別的輸入信號(hào)，而無(wú)需重新啟動(dòng)仿真。

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