Ultrawideband impulse radio < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 15:42 Mo 25.02.2013 | | Autor: | Wimme |
Hallo!
Ich lese gerade ein Paper, in dem die Technik des UWB-IR verwendet wird, ohne dass ich wirklich den technischen Hintergrund dazu habe. Ich habe im Internet dazu ein bisschen recherchiert, aber bin noch nicht so richtig schlau geworden - hauptsächlich interessiert mich die Möglichkeit mit UWB-IR Localization zu betreiben.
Wer kann mir (auf einem einfachen, relativ oberflächlichen Level) folgendes erklären, bzw. Links dazu liefern?
1) Wie habe ich mir UWB-IR vorzustellen? Im Prinzip Wellen aus einem großen Frequenzbereich?
2) Würde Localization dann in etwa so funktionieren: Die Wellen werden ausgesandt, treffen auf ein Objekt und werden von diesem reflektiert. Anhand der Zeit zwischen Aussendung und Zurückkommen, kann man die Position des Objekts bestimmen? Also etwa so wie bei Radar?
3) In dem Paper ist die Rede von einem "ranging approach" zur Localization. Könnte damit 2) gemeint sein?
4) Alternativ redet das Paper davon, Atmung mit Hilfe von UWB-IR an der "variation of a given path strength" zu bestimmen. Was ist damit gemeint?
Das würde mir schon sehr viel weiterhelfen, um das Paper wirklich nachvollziehen zu können. Danke euch!
WimmKopp
PS. Das Paper nennt sich übrigens: "Non-Invasive Respiration Monitoring Sensor Using UWB-IR".
PPS. Ich habe die Frage bereits im Physikerboard gestellt, aber noch keine Antwort erhalten, und es wäre wirklich super, wenn ich möglichst bald jemanden finden könnte, der mir etwas helfen möchte. Ich hoffe es ist daher in Ordnung, wenn ich die Frage auch hier noch einmal stelle.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 17:26 Mo 25.02.2013 | | Autor: | chrisno |
Es wäre schon hilfreich, das paper zu lesen. aber da braucht man den richtigen Zugang.
1. Als Vorstellung reicht erst einmal, dass gleichzeitig auf zahlreichen Frequenzen gesendet und empfangen wird.
2. Ohne das Paper schlecht zu sagen. Ich danke aber, das Du das richtig vertanden hast.
3. Erst recht schwer zu sagen. Ich würde auf wiederholte Entfernungsmessung zur Bestimmung der mit der Atmung verbundenen Bewegung tippen.
4. Dazu müsste man ein bisschen wissen. Gibt es mehrere Sender-Empfänger? Dann könnte der Signalweg zwischen diesen gemeint sein. Es könnten aber auch Teile des Frequenzspektrums gemeint sein.
Für genaueres wirst Du nicht umhin kommen, ein paar Sätze abzutippen.
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 18:16 Mo 25.02.2013 | | Autor: | Wimme |
Hi, danke für deine Antwort! Leider bin ich mit dieser aber noch nicht so richtig voran gekommen.
Schade, dass du keinen Zugriff auf das Paper hast. Ich fürchte auch, dass es mir wohl verboten ist, dieses online bereit zu stellen :(
Ich habe jetzt mal die relevanten Sätze aus der Introduction abgetippt, bei der ich ja schon grobe Verständnisschwierigkeiten habe. Ich hoffe, das ist mir wenigstens erlaubt und hilft dir vielleicht, besser zu verstehen, was vor sich geht.
Hier sind sie:
- This paper suggests a respiration sensor using the UWB-IR which does not required high speed A/D device
- The UWB-IR based on sub-nanosecond short pulse has lately attracted considerable attention as the medical sensor which estimates
the respiration and heart-beat rates.
- The small displacement of a human chest due to the breathing is estimated using a ranging approach where the range resolution
of a few cm is required.
- However the respiratory movement might be able to be measured by observing the variation of the path strength at the corres
ponding sampling point.
- The suggested scheme utilizes the periodic variation of a given path strength, not ranges the distance.
- Also the simultaneous measurements for multiple persons should be expected when the beds are apart more than the paths
range resolution from each other. This is because the received paths can be resolved in time domain.
Aber ich fürchte fast, das ist doch auch sehr vage, oder? Finde das Paper insgesamt auch nicht so toll, die Technik in diesem Zusammenhang interessiert mich aber :)
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(Antwort) fertig | | Datum: | 18:45 Mo 25.02.2013 | | Autor: | Infinit |
Hallo Wimme,
zu dem Artikel, der ja wohl mehr auf eine medizintechnisce Applikation hinweist, kann man wenig sagen. Generell findest Du aber unter Wikipedia eine recht schöne Beschreibung und eine Suche im Englischen nach "Ultra wideband impulse radio" gibt circa 500000 Treffer.
Viele Grüße,
Infinit
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:15 Mo 25.02.2013 | | Autor: | chrisno |
> Hi, danke für deine Antwort! Leider bin ich mit dieser
> aber noch nicht so richtig voran gekommen.
> Schade, dass du keinen Zugriff auf das Paper hast. Ich
> fürchte auch, dass es mir wohl verboten ist, dieses online
> bereit zu stellen :(
> Ich habe jetzt mal die relevanten Sätze aus der
> Introduction abgetippt, bei der ich ja schon grobe
> Verständnisschwierigkeiten habe. Ich hoffe, das ist mir
> wenigstens erlaubt und hilft dir vielleicht, besser zu
> verstehen, was vor sich geht.
Genau so dachte ich mir das.
>
> Hier sind sie:
> - This paper suggests a respiration sensor using the
> UWB-IR which does not required high speed A/D device
> - The UWB-IR based on sub-nanosecond short pulse has
> lately attracted considerable attention as the medical
> sensor which estimates
> the respiration and heart-beat rates.
Es gibt einen Zusammenhang zwischen Pulslänge und Frequenzspektrum. Die kurzen Pulse belegen einen weiten Frequenzbereich (weitere Details -> Fouriertransformation)
> - The small displacement of a human chest due to the
> breathing is estimated using a ranging approach where the
> range resolution
> of a few cm is required.
Range: Entferung
Ich wundere mich, dass da nicht a few mm steht.
> - However the respiratory movement might be able to be
> measured by observing the variation of the path strength at
> the corres
> ponding sampling point.
> - The suggested scheme utilizes the periodic variation of
> a given path strength, not ranges the distance.
> - Also the simultaneous measurements for multiple persons
> should be expected when the beds are apart more than the
> paths
> range resolution from each other. This is because the
> received paths can be resolved in time domain.
Es geht also tatsächlich um die Wege, die das Signal nimmt. Durch die Bewegung des Brustkorbs ändert sich der Signalweg, weil eine Strecke durch den Raum dann nicht mehr die richtige Reflexion erzeugt, während es nun für eine andere besser passt. Das lässt sich an der Laufzeit des Signalanteils erkennen.
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> Aber ich fürchte fast, das ist doch auch sehr vage, oder?
> Finde das Paper insgesamt auch nicht so toll, die Technik
> in diesem Zusammenhang interessiert mich aber :)
Ich finde das ziemlich spannend. Auch von der PTB gibt es da was.Da bekommst Du vielleicht auch noch mehr Material.
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Hallo!
An der Uni habe ich Zugang zu dem Dokument.
Im Prinzip wird ein kurzer Rechteckpuls im Sub-Nanosekundenbereich ausgesandt. Der hat wegen der Fourier-Darstellung eine hohe Bandbreite, aber das ist für diese Technik hier nicht so wichtig.
Man kann sich nun die zeitliche Entwicklung der Amplitude des Echos anschauen und wird darin die Reflexion an Gegenständen, aber auch der Brust des Patienten als annähernd gaußförmige Signale erkennen. Die Zeit zwischen ausgesandtem Puls und der Reflexion gibt einen Hinweis auf die Entfernung.
ABER: das Signal legt 1cm in 33 Picosekunden zurück. Um das zu messen, müßte deine Auslese mit 30GHz arbeiten können. Das gibt es zwar, aber für den Preis kaufe ich mir lieber ein chices Auto.
Die Idee ist nun, nicht das Maximum des Signals in der Zeit (also die exakte Laufzeit des Signals) zu suchen, sondern die Amplitude an einem festen Punkt, etwa 0,25ns nach dem Maximum zu untersuchen. Wegen der Signalform ändert sich die Amplitude sehr stark, und vor allem einfach und günstig messbar. Man muß also nur noch recht grob auf dem herkömlichen Weg (Radar) die Entfernung zum Patienten herausfinden, und misst einfach die Signalamplitude kurz nach dem Hauptteil des Echos.
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