Sonar
ALTERA Prototypenboard 184k .jpganaloges Front- / Backend 216k .jpg
Ultraschall Sensor 22k .jpg
Baccalaureatsarbeit
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Ziel des Projekts war es, ein Ortungsgerät für Blinde zu
entwickeln, welches diesen ermöglichen soll, sich über
akustische Signale eine Vorstellung ihrer räumlichen Umgebung
machen zu können. Das fertige Gerät, z.B. als Helm getragen,
soll per Ultraschall die Entfernungen zu Objekten im Raum messen und
aus diesen einen Ton modulieren, der dem Träger Aufschluss
über Position und Größe von Hindernissen gibt.
Dabei wird ausgenutzt, dass der Mensch in der Lage ist, die in gehörten Audiosignalen überlagerten Signale nach Frequenzen zu trennen und einzeln zu interpretieren. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, dass mehrere Entfernungen (zu verschiedenen Objekten) gleichzeitig gemessen und auf verschiedene Frequenzen abgebildet werden künnen, die auch gleichzeitig kognitiv erfasst werden können. |
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Dazu werden kontinuierlich Ultraschallchirps ausgesandt und mit den empfangenen Werten eines Ultraschallmikrofons korreliert. Die Frequenzänderungen, ausgesandtes Signal und Spektrum des empfangenen Signals, entsprechen den Laufzeiten und damit den Entfernungen. Durch geschickte Wahl der Parameter des Chirps ergibt die Multiplikation der abgetasteten Signale ein, in den Hörbereich transformiertes, Ausgangsspektrum. |
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Für die Realisierung eines Prototypen wurden sehr einfache
Ultraschall-Sender und Enfpänger benutzt. Da sie für den
Chirp außerhalb ihrer Resonanzfrequenz betrieben werden,
ist eine entsprechend aufwendige Vorverstärkung der Signale
notwendig (> 5000).
Die eigentliche Verarbeitung (Synthese der Chirps, Multiplikation der Signale und digitale Filterung am Ausgang) findet auf dem FPGA statt. Die ALTERA Excalibur Prototypenplatine wird dabei nur als großes FPGA "mißbraucht" und ist mit dem VHDL-Design des Sonar nur zu ca. 20% gefüllt. |
