Triangulation mit Schall

Pommbaer80s

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So mal ne Frage.
Ich hab als Umweltingenieur viel mit Lärm zu tun. Manchmal ist es erforderlich, eine Lärmquelle (Emissionsort) zu ermitteln wo nur der Immissionsort bekannt ist, also wo der Schall wirkt. Dort kann man dimensionslos die Intensität messen über eine Zeit X. Damit habe ich zwar einen Wert den ich gesetzlich eingrenzen kann aber manchmal ist die Quelle erforderlich.

Ich habe schon Aufbauten gesehen, bei denen man in kleinem räumlichen Zusammenhang ein Geräusch orten kann indem mehrere Mikros in einem Feld angeordnet werden.

Ich würde sowas gerne im Bereich mehrerer hundert Meter nutzen. Also mehrere Mikrofone die man verteilt und die Millisekundengenau aufeinander abgestimmt sind (entweder Funkverbindung oder zeitlich abgestimmt und anschließend ausgewertet) so dass die eine Geräuschquelle im größeren Maßstab orten können.

Wäre sowas denkbar? Hat jemand eine Idee wie man sowas aufbauen kann? LoraWan? 5G?

Ich habe null Kenntnisse von Programmierung :fresse: aber brauche erstmal einen Anfang.
 
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Ein ähnliches Prinzip wird bei der Blitzortung verwendet, wo die einzelnen Stationen ihre die empfangenen Signale zusammen mit GPS und genauem Timestamp an einen Server schicken, der dann per triangulation den Einschlagspunkt errechnet. Bei Schall kommt der Wind als mögliche Fehler Quelle hinzu, was man irgendwie berucksichten muss bzw sollte(?)

Beispielhaft:
Ist ein unkomerzielles Projekt, die ihre eigene Hardware und Software verwenden. Die haben auch ein Forum. Sich dort einfach mal melden Kost ja nix.
 
Willst du in Echtzeit die Quelle orten können oder reicht Aufzeichnung und nachgelagerte Ermittlung?
Für Letzteres bräuchte es ja nur eine Datenaufzeichnung mit korrektem Zeitstempel für jeden Mikrofonstandort und über die Laufzeitdifferenzen könnte man das Gebiet der Emission gut eingrenzen. Das wäre sogar noch ganz einfach händisch machbar.
 
Unfassbar,
habe mir heute morgen überlegt wie man Multilateration im übertragenen Sinne erklären kann und kam auf akustische Triangulation.
Und nun fragst du danach.

Zufall? Sicherlich
Creepy? Definitiv
 
In US Städten hängen auch Mikrofone damit die Polizei sofort weis wo rumgeballert wird, das Militär nutzt die Technik zu gleichen Zwecken. Suchst du was zum selber bauen oder ne fertige Lösung zum einkaufen ?
 
In US Städten hängen auch Mikrofone damit die Polizei sofort weis wo rumgeballert wird, das Militär nutzt die Technik zu gleichen Zwecken. Suchst du was zum selber bauen oder ne fertige Lösung zum einkaufen ?+

Es gibt sogenannte akustische Kameras, die sind allerdings eher handlich und für direkte Suche im Nahfeld gedacht.
Wenn sowas für größere Maßstäbe genutzt werden soll muss man gleich große Arrays kaufen und da geht es schnell in den fünfstelligen Bereich inkl. Software, Schulungen etc.
Ich suche eher etwas zum selber bauen, was man günstig und flexibel einsetzen kann.

Beispiel:
Anwohner beschwert sich über Brummen.
Man kann beim Anwohner messen und stellt zum Beispiel fest, es liegt ein deutlicher Spitzenpegel bei 100 Hz vor.
Jetzt weiß ich, dass am oder im Gebäude dort ein Spitzenpegel vorliegt, aber noch nicht woher dieser Schall kommt.
Wenn Richtwerte überschritten sind muss man die Quelle herausfinden um die Störung abzustellen. Solange die sich im Haus befindet ist das Privatsache, aber wenn man dann mal den FI raus nimmt und der Schall weiterhin vorliegt und die Schallquelle außerhalb liegt kommt die zuständige Immissionsschutzbehörde ins Spiel, muss die Schallquelle feststellen und die "unzumutbare Belästigung" (so heißt es nach Gesetz) abstellen.
Das macht man bisher nach Schema F mit Begehung, Befragung, Mikro in die Hand und losmarschieren usw.

Willst du in Echtzeit die Quelle orten können oder reicht Aufzeichnung und nachgelagerte Ermittlung?
Für Letzteres bräuchte es ja nur eine Datenaufzeichnung mit korrektem Zeitstempel für jeden Mikrofonstandort und über die Laufzeitdifferenzen könnte man das Gebiet der Emission gut eingrenzen. Das wäre sogar noch ganz einfach händisch machbar.

Zum o.g. Beispiel wäre es hilfreich, neben der Schallerfassung am Immissionsort (Beim Anwohner) noch mindestens zwei weitere Mikrofone aufzustellen an mögliche Emissionsorten. Mit einem Zeitstempel und den dort auftretenden Werten sollte es dann zumindest möglich sein abzuschätzen, ob ein gemessener Spitzenpegel dort lauter (also näher dran) oder leiser (also weiter weg) ist.
Eine genaue Position muss über die Mikrofone nicht bestimmt werden. Wenn da ein Gewerbebetrieb ist oder eine andere technische Anlage, dann kann man über die Höhe der Pegel zumindest "den Kreis enger ziehen".

Aktuell muss man ausgehend vom Immissionsort quasi 360° in alle Richtungen ermitteln oder man muss den Messaufbau mehrmals nacheinander aufbauen und auf vergleichbare Ergebnisse hoffen. Die Gleichzeitigkeit (auch nachgelagert in der Auswertung) ist entscheidend.

Es kommt erschwerend hinzu, dass der Schallpegel nicht immer konstant anliegt. Wenn es ein dauerhafter und gleichbleibender Lärm ist, kann man das wunderbar selbst ermitteln (die Ohren orten Schall ja auch perfekt) und ausfindig machen. Manchmal sind es aber wiederkehrende Schallereignisse ohne Muster, die man nur in Langzeitmessungen sehen kann.
 
Ja, bei uns brummt es auch brutal. Wenn ich im Bett liege, wackelt alles bei 50 Hz. Grossteil kommt wohl aus meinem Büro. Habe aber auch schon alles abgeschaltet, es hat immer noch weiter gebrummt. Keine Ahnung, ob es aus unserem Haus kommt, denke aber schon. Da hat es noch Büros unten, die dürften auch das ein oder andere Rack rumstehen haben. Wobei in Sichtweite zu meinem Schlafzimmer liegt ein POP, da sind über mehrere Stockwerke Data Racks verbaut. Früher hatten die auch noch die riesen Richtfunkantennen auf dem Dach, jetzt zum Glück glaube ich nur noch Handy Masten.

Kumpel arbeitet bei einem Cable Provider. Der ist irgendwie verrücktes Genie, bisschen esotherisch veranlagt und hat jetzt eine mehrtägige Ausbildung zum Elektrobiologen absolviert. Da nach Babyfunk welche Coax stören zu fahnden war gestern. Das können in der Bude wohl alle. Die können auf ihre TV Messgeräte auch Terrestrische Antennen drauf schnallen für die üblichen Verdächtigen. Aber er löst jetzt neben diversen Verpflichtungen einen Messwagen ab, dessen Fahrer jetzt seinen Ruhestand geniesst.

Hab mir schon mal eine gratis Session gebucht, um meinen Schlafplatz brummtechnisch zu untersuchen.

Und wenn Du von brummen sprichst, sei es 50- oder 100Hz. Würde da eher mit Radioempfänger versuchen zu orten, statt mit Mikros. Ausser der Krach kommt von Subwoofern, da am besten mal die Nachbarn befragen, woher es kommen könnte. Omg, sry, völlig unqualifizierte Ali Analyse. Und wenn wir schon dabei sind: aus meinen Audio Zeiten weiss ich noch, dass Bass (also 100Hz zähl ich da noch dazu) sehr schwer zu orten ist. Drum hat man ja nur selten zwei Subwoofer. Wenn aber das "Brummen" permanent ist, denke ich eher, dass da eine elektrotechnische Anlage dafür verantwortlich ist, welche eher mit anderen Mitteln als akkustisch zu lokalisieren ist.

Meine Meinung: brummt es permanent, dann mal abchecken, ob es von Elektrotechnischen Anlagen kommt. Wird es irgendwie durch Audioanlagen verursacht, würde ich mal mit einem Audioparabolspiegel einen Spaziergang machen und die verdächtigen Fenster anpeilen. So hatten die früher auch die Schwarz TV Gucker dran gekriegt. Da brauchst Du keine x Mikros für. Eventuell noch eins paar Meter hinter Dir, welches Peak bei 100Hz misst, und Deinen Testparabol paar m näher, der auf die selbe Frequenz lauscht. Ich sags nochmal: richte das blöde Mikrofon aufs verdächtige Fenster.
 
Zuletzt bearbeitet:
Neben den bereits erwähnten US-Städten ist auch die Ukraine überzogen von einem Netz an Mikrofonen zur Drohnenortung. Grundsätzlich ist die Sache für Schall auch nicht so schwer.
GIbts dann z.B: auch fertig:

mfg
 
Zuletzt bearbeitet:
Beispiel:
Anwohner beschwert sich über Brummen.
Man kann beim Anwohner messen und stellt zum Beispiel fest, es liegt ein deutlicher Spitzenpegel bei 100 Hz vor.
Jetzt weiß ich, dass am oder im Gebäude dort ein Spitzenpegel vorliegt, aber noch nicht woher dieser Schall kommt.

Zum o.g. Beispiel wäre es hilfreich, neben der Schallerfassung am Immissionsort (Beim Anwohner) noch mindestens zwei weitere Mikrofone aufzustellen an mögliche Emissionsorten. Mit einem Zeitstempel und den dort auftretenden Werten sollte es dann zumindest möglich sein abzuschätzen, ob ein gemessener Spitzenpegel dort lauter (also näher dran) oder leiser (also weiter weg) ist.
Eine genaue Position muss über die Mikrofone nicht bestimmt werden. Wenn da ein Gewerbebetrieb ist oder eine andere technische Anlage, dann kann man über die Höhe der Pegel zumindest "den Kreis enger ziehen".

Aktuell muss man ausgehend vom Immissionsort quasi 360° in alle Richtungen ermitteln oder man muss den Messaufbau mehrmals nacheinander aufbauen und auf vergleichbare Ergebnisse hoffen. Die Gleichzeitigkeit (auch nachgelagert in der Auswertung) ist entscheidend.

Es kommt erschwerend hinzu, dass der Schallpegel nicht immer konstant anliegt. Wenn es ein dauerhafter und gleichbleibender Lärm ist, kann man das wunderbar selbst ermitteln (die Ohren orten Schall ja auch perfekt) und ausfindig machen. Manchmal sind es aber wiederkehrende Schallereignisse ohne Muster, die man nur in Langzeitmessungen sehen kann.
Bezüglich der möglichst exakt synchronisierten Aufnahme: die muss nicht unbedingt extrem exakt loslegen aufzunehmen wenn du weißt wie der Delay pro Mikro (verglichen zum schnellsten Mikro) ist. Diesen Delay kannst du in den Daten bzw. deren Analyse ja nacher einfach rausrechnen, so als ob es den gar nicht gegeben hätte.

Stelle es dir so vor: du nimmst bei jedem der drei (oder mehr) Mikros eine Zeitreihe auf. Die hast du digital gesampled.
Nun, sobald die Daten aufgenommen wurden (also beispielsweise mit 45.000 Datenpunkten pro Sekunde) kannst du die Zeitreihe von Mikro 2 und 3 entsprechend zu der von Mikro 1 "verschieben", so als ob alle Mikros exakt getimed angefangen hätten aufzunehmen. Dafür musst du wissen wie hoch der delay zwischen den Mikros jeweils ist.

Dann brauchst du Mikros die aber auf längere Zeit immer exakt samplen... ich kenne mich mit Mikros nicht aus. Aber ich kann mir vorstellen, dass billigere Mikros über längere Zeit nicht immer exakt samplen und es dann zu zeitlichem versatz kommen kann. Das Problem nennt man "clock drift". Das Problem kannst du auch haben selbst wenn die Mikros exakt gleich starten, die können später doch auseinanderdriften wenn es keine gute Hardware (teuer teuer??) ist.


Wenn es sich nicht um ein konkret lautes und plötzlich Geräusch handelt das sich klar vom Hintergrundrauschen absetzt, dann wirst du in der räumlichen Lokalisationsanalyse eventuell mit signal-to-noise Problemen zu kämpfen haben, d.h. egal was du codest, es wird dann eventuell etwas schwerer zu bestimmen was das eigentliche Geräusch ist das du räumlich lokalisieren möchtest. Denn das wird in deinen Soundfiles mit anderen Hintergrundgeräuschen laufend vermischt sein. Solltest du auch bedenken. Wenn du den Frequenzbereich des Geräusches messen kannst oder nachträglich in den Daten aufdecken kannst, dann kannst du das Signal beispielsweise bandpassen um die mathematische Berechnung für die räumliche Lokalisierung genauer zu machen bzw. zu verbessern.

Ich sehe hier zwei unterschiedliche Probleme.
1. Du musst dir erstmal ein sauberes Setting für die Aufnahme der Daten überlegen. Keine möglichst sauberen Daten = keine gute Analyse... Du schreibst z.B. Schallerfassung beim Anwohner.... wo? In der Wohnung? Damit wird die Frequenz bzw. alle Anteile des Signals ja schon verfälscht, du musst draußen messen nicht in der Wohnung wenn das Signal von draußen kommt.

2. Es ist nicht unbedingt ein Problem, dass das Störgeräusch nicht immer konstant da ist. Wie du selbst sagst kannst du dafür eben Langzeitmessungen vornehmen. Den relevanten Störgeräuschteil kannst du eingrenzen, rauscutten... und dann mit verschiedenen Methoden analysieren.

3. Triangulation wird entweder gar nicht oder nur schlecht (wüsste nicht wie??) funktionieren wenn du keinen Störsound hast der einem IMPULS entspricht, sondern eher konstante Hintergrundgeräusche... wie willst du mit denen Triangulation betreiben, denk mal nach. :)

4. Dann musst du z.B. nach dem Lautstärkepegel gehen... nun sagst du: ja aber der ist nicht konstant, wie vergleiche ich dann wo es lauter ist, also an welchem Mikro? Indem du an jedem Mikro beispielsweise 30 Minuten aufnimmst. Dann machst du eine FFT auf jede Zeitreihe (also pro Mikro) und schaust oder berechnest wie hoch die Amplitude im Mittel in dem Frequenzbereich des Störsounds ist. Dann kannst du räumlich im Ansatz eingrenzen in welche "Richtung" es geht. Also eher zu Mikro A, B, C...
 
Verstehe jetzt auch nicht ganz, was bei der Anwendung das Problem ist, mit dem Mikro loszumarschieren und in die Richtung zu gehen, wo es lauter wird. Töne, die mit 3 Standardmirofonen im Außenbereich (Wind, Störgeräusche) ortbar sind, findet man wahrscheinlich schneller zu Fuß.
 
Im aktuellen Fall ist das ein Geräusch was unregelmäßig über den Tag verteilt immer wieder auftritt und dann nur wenige Minuten anhält.
Ich sagte bereits, bei einem dauerhaften Geräusch ist die Ortung zu Fuß kein Problem. In dem Fall müsste man 24h dort sein und beim auftretenden Geräusch innerhalb weniger Minuten orten.
Zudem sind das jetzt 100Hz die sich nicht unbedingt immer wahrnehmen lassen wenn Nebengeräusche vorliegen. Auf Messungen lassen die sich isoliert darstellen.
 
Wieso beauftragt dein AG keine externe Firma?

Wenn es intern nicht gelöst werden kann dann muss es vergeben werden. Oder täusche ich mich? Oder möchtest du das Privat wissen?
 
Mein AG ist eine Behörde. Man trifft Abwägungen wann sich eine Investition lohnt. Lärmbeschwerden gibt es häufig - da jedesmal für x-tausend Euro einen Gutachter zu beauftragen geht auch nicht.
 
Und ich habe mich beim letzten Gewitter und dem Blick in die Wetteronline App gewundert, wo her zum Henker die wissen wollen, wo gerade ein Blitz einschlägt.
Du kannst dir auf der Livemap sogar die Detektoren anzeigen lassen:
Screenshot_20251204-215159.png
 
Mein AG ist eine Behörde. Man trifft Abwägungen wann sich eine Investition lohnt. Lärmbeschwerden gibt es häufig - da jedesmal für x-tausend Euro einen Gutachter zu beauftragen geht auch nicht.
Wenn du das wirklich selbst machen möchtest, dann würde ich dir empfehlen dich in einem Fachforum für die Hardware schlau zu machen. Dann kannst du die passende Hardware und Software besorgen. Glaube das Forum hier ist die falsche Adresse dafür.

Meine Meinung am Rande: vorgefertigte Software nutzen geht natürlich, aber damit ist man von Natur aus eingeschränkter. Mag je nach Einsatzzweck reichen, würde mir persönlich aber weniger schmecken. Du kommst eigentlich nicht drumherum programmieren zu lernen. Und abgesehen von programmierung müsstest du dann mal in das schauen was man digital signal processing (DSP) nennt, also die digitale Analyse von Signalen und Zeitreihen. Die volle Freiheit über die Analyse der Daten hast du nur wenn du sie via Programmierung (Python, Matlab oder was auch immer) selbst analysierst. Ist aber alles extrem viel Arbeit sich da einzuarbeiten und das Thema ist endlos. Anderseits: als Ingenieur (!) etwas das nicht schadet und etwas das man in allen möglichen Bereichen nutzen kann. Also wenn ich mir 10 Umweltingenieure auf dem Amt vorstelle und 9 von 10 können das nicht, dann hat der 10te aber eigentlich von der Qualifikation her weit die Nase voraus.
 
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