лазер против комаров

Триангуляция:



Определение разности прихода к каждому микрофону можно делать корреляцией.

 

В статье не сказано , но по видимому у них был импульсный источник звука. Про непрерывный сигнал говорят про "корреляционные методы измерения задержки". Тут я не могу уложить это . Вот пусть синусоида излучается примерно несколько секунд и как корреляцией определять положение? Вы не знаете когда сигнал начался и когда кончится. Кто-то может объяснить что тут сделает корреляция?
Точность конечно в статье никая и число микрофонов великовато. причем они работали считай в 2 мерном пространстве. Но главное сейчас понять принцип.

 

Это просто. Детектировать разность фаз синусоид (а нужна-то она для разнесённых микрофонов) можно либо посчитав корреляцию между f(x) и f(x+t) меняя t и подбирая максимум функции корреляции. А можно поставить два ФАПЧ и следить за первой и второй, а затем вычесть разность фаз (она есть в параметрах ФАПЧ). А ещё можно вспомнить, что выборка сигнала - это N-мерный вектор (по числу отсчётов оцифровки сигнала), практически, как функция в Гильбертовом пространстве. И посчитать скалярное произведение двух выборок, получив угол между векторами.

 

Посчитать от нескольких комаров по их звуку будет очень сложно, если вообще возможно без нейросетей с большим шансом на ошибку. Они же не пищат одинаково, уникально для каждого, чтоб как-то отделить. Только громкость звука достаточно стабильный фактор, находить самого громкого и по одному отшивать. Хотя можно с узко направленными микрофонами пытаться по фазе направление уточнять, но уже после приближенного детектирования. Не стоит недооценивать тепловой шум молекул воздуха, микрофоны подходящего размера для направленности будут очень шумными в связи с малой площадью мембраны, а отражатели типа параболы для них, не позволят сбивать ближайших.

 

вот нашел старую заметку из КП (помойка!) в ней пишут :
Хитрая система, работающая на светодиодах, обнаруживает комаров по их теням. Подсвечивает слабым лазером - как бы прицеливается. И одновременно определяет кто летит - кусачая самка, жаждущая крови, или безобидный самец. Последний взмахивает крыльями гораздо быстрее.
Читайте на WWW.KP.RU: https://www.kp.ru/daily/24444/610094/
Надо первристочник, на эту разработку.

да и что которая из синусоид первее надо определить время, которая приходит раньше. Интеграл от синуса , косинуса комплексной экспоненты в пределах бесконечости равен дельта функции , так что никакие свертки корреляции не помогут. или я не прав?
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00305316.2022.2121777
Вот ссылка на оригинальную лазерную пушку
https://ru.wikipedia.org/wiki/Антимоскитный_лазер
еще интерсный факт на форуме
https://vrtp.ru/index.php?showtopic=11089&st=40
я к сожалению оченьплохо разбираюсь в электронике,но в университете у меня был курс сенсорной физиологии насекомых ,и нам вроде рассказывали,что тепловое излучение от теплокровных имеет для насекомых второстепенное значение и в большей степени они реагируют на углекислый газ,выделяемый при дыхании,молочную кислоту и вещества писутствующие в поте человека,а воспринимает он все это сенсорными сенсиллами-органами расположенных в количестве около 2000 штук на головных придатках комаров,так вот мне кажется,что целесообразней будет попробовать ввести в резонанс волоски которые расположены на сенсилле и напрямую соеденены с аксоном идущий сразу в нервный ганглий,-это гарантированно собьет комара с толку, а вот еще вспомнил, для поимки и исследования комаров используются углекислотные ловушки,так вот я думаю,если прикатить значит баллон с СО2 открутить вентиль,а около него поставить разрядную сетку –должно сработать,ну и как портативный вариант-балончик для под сифона и строчник от тв

 

Так там интеграл от произведения синусов. Причём, конечный. Он даст по сути скалярное произведение этих функций между собой. По сути там вот это, но для звуковых волн и без комплексной части:


В целом, задача определения разности фаз решаемая (у нас гироскоп на этой разности фаз построен. Но там с помощью двух ФАПЧ по каналамю Работает с офигенной точностью.).

 

Вот возьмите источник пусть маленький излучает чистую синусоиду постоянно. На некоторм расстоянии от него два микрофона, разнесены друг от друга. Сигналы с микрофонов 2 синусоиды, сдвинуты по фазе. А теперь не глядя на приемники и излучатель, определите какой из микрофонов ближе к источнику?

 

Это можно решить стандартным образом: меняем положение источника и записываем показания разности фаз набора микрофонов. Получается таблица разности фаз - положение источника. Всё вместе образует некую функциональную зависимость. Тут есть только одна серьёзная проблема - частота писка комара F=16 кГц. А длина волны L=v/F=(300 м/c)/16000=1.8 см. А это плохо. Это значит, что фаза будет многократно меняться при большой разности хода до микрофонов. Возможно, у комара есть гармоники частот ниже.

 

мы же не знаем как и куда летит комар (смещается источник) так, что с фазой все не проосто. Особенность фазы в том, что она всегда определяется неоднозначно, и направление ее изменения тоже ничего не говорит о реальном изменении положения источника. В оптике это проблема, решается по разному, но оптичские методы для акустики не годятся. Вообще, мне кажется мы пошли по ложному пути , наводка ультразвуком довольно сложная оказывается. По крайней мере мне представляется, что пасивная локация весьма трудоемка, если конечно в сигнале комара есть какие резкие изменения тона, то по этим изменениям можно соориентироваться. Активная локация кажек\тся более подходящей. Вопрос ее разрешения. 1 метр звук проходит за 3 миллисекунды, соответственно размер комара если 1 мм то необходимый временной интервал 3 микросекунды, а если расстояние 10 метров, то звук дойдет через 30 мсек. За это время комар при скорости скажем 1 см в сек пройдет 0.3 мм, те звук если и сработает то на пределе.

У вас волоконный гироскоп? Так там известно в какую сторону волна бежит. А здесь неизвестнов какую сторону смещается источник

 

Для одного микрофона - не говорит. Но для массива направление идентифицируется однозначно. Можно попробовать связать даже не саму фазу, а её изменение на наборе датчиков с направлением перемещения и позицией (я думаю, существует ковариация этих параметров для летящего комара).

Тогда остаётся простейший способ - просто обегаем лучом сферу с каким-то шагом. Увидели отражение - многократно повышаем мощность луча. Вот и всё. Каких-то комаров зацепит. А ещё можно сканировать только ту часть, где слышен писк. То есть, теоретически, у китайца могли бы УЗ-датчики определять при вращении, в какой стороне комар, а затем в этой стороне начинать обстрел. Авось попадёт.

 

тогда ставить приманку с СО2 или другой химией и в ту область или электрическая сеть или лазером по вкусу.
Акстическая регистрация похоже нужна была только для того чтобы опредить тип летающего насекомого.

 

Комары довольно шустрые, 4 км/ч кажется, а еще и траекторию могут поменять, если не понравится свет или звук на них направленные.
Уже говорил, что УЗ датчики не подходят на роль микрофонов, лишь на резонансной частоте ловят хорошо. Форма их излучателя и приемника (которые мало отличаются по конструкции) не позволит с какой-либо приемлемой точностью определять позицию по сдвигу фаз, излучающая тарелка там лишь для согласования с воздухом.
Американцы используют специальные ловушки с газовыми горелками внутри, чтоб температура и со2 привлекали комаров. Эффективность очень высокая, но газ жалко, хватает на несколько дней баллона.
Попробовал 5 ваттным лазером быстро провести по дрозофилле (типа как сканирование всего подряд вокруг), не заметил изменений в поведении, некоторые даже не взлетели. Так что прицеливаться все таки необходимо, если не хочется пожар устроить более мощным лазером.