Искам да измеря закъснението между два сигнала. Първият сигнал е излъчен в точно определен момент от време, а вторият сигнал е същият приет сигнал с някакво закъснение, което трябва да се измери.

Амплидудата на приетия сигнал не е постоянна и зависи от закъснението. По-голямо закъснение - по-малка амплитуда на сигнала.

Приетия сигнал може да съдържа и различни шумове също.

От прочетеното до момента ми се струва, че решението трябва да е с корелация между двата сигнала. Излъчения сигнал ще е патърн на бял шум - съдържащ 128 семпъла семплирани с 50ksps примерно, а приетия сигнал ще е в буфер и ще съдържа 4к или 8к семпъла със същия семпълрейт.

Идеята е като от видеоклипчето https://www.youtube.com/watch?v=L6YJqhbsuFY

Нямам опит в материята и като за начало ме интересува реалистично ли е сметките по корелацията да могат ли да се имплементират за Cortex M4 с обработка 1-2 пъти в секунда примерно ?

(При тoзи семпъл рейт измереното закъснение ще е кратно на 20uS)

радар ли ще правиш , сонар ли...
всичко е възможно, ама защо ще прашаш тези сампли по начина по който си ги описал
не е ли по добре да с генерираният бял шум да модулираш някаква носеща честота били по амплитуда, било по фаза, било по комбинация от двете, или с друга модулация... тогава след демодулацията може да приложиш корелацинна функция да видиш с каква вероятност(праг на грешка) си приел вярно ехото на изпратеният сигнал.
мисля си че трябва да си разделиш труда... първо да си оправиш теорията, после да симулираш горе долу каква ти е постановката.... и като получиш задоволителни резултати да го направиш да работи в реално време на живо....
да си изясняваш практиката и теорията в реално време си е трудна задача:)

Изглежда възможно, преди години правих ултразвуков далекомер който работеше точно така, трябва да погледна кода за корелацията, е моя случай тя ставаше на РС-то, но в началото май вървеше и на контролера, а той беше малък силабса.
По скоро може да имаш други ограничения, не знам на каква честота лъчиш, но ако е ултразвук и си с един трансдуцер имаш едно звъне е което ти определя мин разстояние. Има го и ако си с два и са близо.
Иначе за сигнала, не знам защо си решил бял шум да лъчиш.

Става въпрос за звуково измерване на дистанция.
Очаква се да има доста шум в същия честотен обхват.
Нивото на приетия сигнал също се очаква да се променя в широки граници

nik,
няма защо да подаваш линкове , без да знаеш какво точно се търси.... със същият успех може да му дадеш линк към решение нютоновият бином...
човеко каза звук, ама какъв не казва
дали е вдиапазона на чуваемост, дали е ултра или инфра звук....
какво растояние ще мери също не казва...
пише зашумено ама какво отношение сигнал/шум не казва, .....
бял шум ще пуска, ами защо не розов

като дойде конкретиката, ако дойде , може и да има конкретни отговори и предложения....

Аз също да питам - трябва ли да е шум?

Ако е PRNG както си е при GPS отпада нуждата от корелация...

По принцип може да се направи с корелация, може и в някое различно от суровото сигнално пространство, зависи какви закъсненияочакваш.

Само ще си сложиш таралеш в гащите, а може и да не е таралеж, а отровен скорпион. Първо, че най-вероятно лентата на шума ще бъде поне частично извън тази на трансдюсерите, второ заради автокорелационната характеристика на шума.
Подходът по принцип би трябвало да е подходящо модулиран носещ сигнал (примерно ултразвуков), като модулиращият да има "удобна" автокорелационна функция. Код на Баркер е достатъчно прост и удобен.

Корелацията по принцип няма да ти е проблем да си я сметнеш. Подготви се, че по-голям проблем ще ти е signal pre-conditioning-а на приетия сигнал и функцията за взимане на решение за наличие/липса на сигнал.

Розов, син ... просто трябва да е такъв, че резултата при корелацията да е ясно отчетлив, а не като при периодичен сигнал.

При 50KSPS - сигнала няма да е много високочестотен. Ако може да е над 15кHz за да не се чува ще е супер, но не мисля че ще се получи. Всъщност незнам.

До излъчвателя на звука ще има мотори и механики, които ще генерират шум над 50dB.
При приемника няма да има такива източнижи на шум.

Дистанцията между предавателя и приемника ще е под 70 метра.

Миро, имаш ли някаква сламка за тези PRNG кодове? Не бях чувал до мемента за тях.
В радиата на тексасци с които се боря в "софтуерния" радиомодем имат 2 хардуерни корелатора в приемника за разпознаване на патърните на преамбъла и SincWord-a след него
Ако корелацията отпадне това силно ще опрости сметките в процесора ....

Очакваното закъснение е предсказуемо на база на предичното измерване. Т.е. промяната на разстоянието между 2 последователни измервания няма да е по-голяма от 50см. Та за да се намалят сметките идеята е малко преди очакваното приемане на сигнала (1.5mS по-рано спрямо предишното измерване) да се стартира семплирането в приемника и малко след това (1.5mS по-късно спрямо предишното измерване) то да спре. Целта е минимизиране на семплите и по-бързата им обработка.

Усилвателя преди AЦП-то ще е с управляемо усилване, така че хардуерно с него да се постигне някакво "нормализиране" на амплитудата на входния сигнал, която е силно променлива в зависимост от растоянието. В случая усилването на приетия сигнал ще е базирано на нивото на приетия сигнал от предишното измерване...
Мислех и за усилвател с AGC, но голяма автоматизация ми се стори. Има готови чипове с такива функции.

От това което чета - за корелацията е необходимо "нормализиране" на амплитудите на сигналите.

Ako правиш комерсиално решение може да се измисли нещо конкретно.
иначе доста теория може да си предъвчем.
КАто за начало звуковите/ултразвукови измерватели на разстояние се ползват в разни затворени обеми, дето няма много запрашаване и странични шумове. за другото се ползват радарни датчици за разстояние. да правиш пищялка в звуковият спектър е доста "неприложимо от практична гледна точка", по-добре ултразвукова към 40кХз.
Вместо да пращаш бял шум - пращай пакет импулси, например '0''1''0''1''0''1''0''1''1''1''0'...... и после гледай ехото на сигнала дали има подобна поредица с доста по малка амплитуда.
много по лесно ще направиш компаратор на 'има' - 'нема' отколкото с малък контролер да правиш автокорелационни фунцкии и преобразования за да намериш подобия в аналогови сигнали.

За съжаление вече не. Навремето имах книжки за GPS, където принципно са обяснени нещата, а пък в документацията на ГЛОНАСС има всички подробности (математика, полиноми, пакети и т.н.). Мисля, че поне за ГЛОНАСС документацията трябва още да е достъпна, гледам че във вики-то на руски има документи...

Но сигналите в твоя случай ми изглеждат неподходящи... Ако използваш 15кхц като "носеща" не знам с каква честота ще е шумът ти и с какъв диапазон. Трябва да са много ниски. А в същото време искаш 70 метра при скорост на звука около 300м/с. Това са 200мс закъснение. Не знам от колко до колко разстояние ще мериш, може би адаптивно ще го правиш. Но мисълта ми е, че ако с търсене работиш трябва буфера ти да е поне едни 10К семпъла.
Изобщо в твоя вариант трябва да се обмисли дали посоката е правилна. И дали не е по-добре друг вариант - пускаш чиста синусоида. Така тръгваш от нещо, което знаеш точно - честотата. Приетия сигнал го вкарваш в lock-in усилвател (който може да е софтуерен). Може да видиш това клипче. Дотук постигаш две неща - много добър SNR. И с два смесителя както е показано в клипчето може да измериш точно фазата. Това ти е младшата част от резултата и ти остава само старшата, демек броя на вълните между източника и приемника. И тук може да вкараш вече някаква модулация - през определен интервал или млъкваш за малко или сменяш честотата. Но това е много нарядко и само за "грубото" отстояние. Идеята ми е, че за финото (т.е. фазовото) измерване е много по-добре да го направиш след 2-те интегрирания на лок-ина и така избягваш от страничните шумове. Може и малко на тема множествени отражения да се помисли...

аз нещо не разбирам - излъчватели/приемници за тази цел работят при резонанс - за максимална ефективност на излъчване и чувствителност на приемане, как ще излъчва нещо различно от синусуида? още повече пък шум? та нали ако излезе от резонанс и ефективността и на 2те се срива
или белия шум е за модулация? като един вид уникален pattern?

Сложи си едни трансдуцер на 40 kHz и карай с тях. АРУ може да е от полза, но не е нужно за корелацията, аз използвах корелация именно за да избягам от АРУ.

Белият шум е "най-непериодичният" възможен сигнал. Затова корелацията между две копия на един и същ сигнал работи пИрфектно.
Предполагам това е била идеята на Емо и затова първоначално му предложих псевдорандома, който също е достатъчно непереодичен, но нямаш нужда от две копия.
Това обаче не решава проблемите с излучване, шум и т.н. Затова му казвам да разгледа варианта с лок-ин, при който се работи само с 1 честота и шумовете не са проблем, а и може да се реализира в по-голямата си част софтуерно...