عنوان مقاله :
ارائه روشي نوين در زمينه آشكارسازي مكان منبع صوت با دقت بالا با استفاده از آرايه حسگرهاي صوتي
عنوان به زبان ديگر :
A Novel Method to Detect Location of the Sound Source with a High Accuracy Using Sound Sensors Array
پديد آورندگان :
شكراللهي، محمدرضا دانشگاه فني و حرفه‌اي - گروه مهندسي برق، تهران، ايران , تمدن خشگناب، محسن دانشگاه فني و حرفه‌اي - گروه مهندسي برق، تهران، ايران
كليدواژه :
مكان‌يابي , منبع صوت , حسگرهاي صوتي , تأخير زمان ورود , آرايه ميكروفني
چكيده فارسي :
تا به امروز تحقيقات زيادي در زمينه جهت‌يابي و مكان‌يابي منبع صداي توليدي از مواردي مانند شليك، انفجار و صداي انسان ارائه شده است. با توجه به اهميت اين موضوع در سازمان‌هاي مختلف امنيتي و محيط‌باني، در اين مقاله طرح جديدي ارائه مي‌گردد كه در آن، مكان دقيق منبع توليد صدا، با دقت بسيار بالا و در كم‌ترين زمان تشخيص داده مي‌شود. روش كار براساس تأخير زمان ورود سيگنال صوتي به آرايه‌اي از حسگرهاي صوتي است كه يكي از روش‌هاي متداول ميباشد. تفاوت روش پيشنهادي در اين مقاله، استفاده از نتايج ساده‌شده حاصل از حل دستگاه روابط هندسي ميباشد. با توجه به ساختار خاص آرايه حسگرها، روش پيشنهادي بدون نياز به انجام محاسبات پيچيده و پردازش زياد، تنها با يك جاي‌گذاري ساده مقادير در رابطه، پاسخ موردانتظار را در سريع‌ترين زمان و با بالاترين دقت محاسبه مي‌كند. براي اثبات ايده پيشنهادي، طرح اوليه مبتني‌بر آرايه‌اي از 3 ميكروفن شبيه‌سازي شده است. به دليل وجود خطاي حدود 0.12 درصدي در آن، براي آشكارسازي با احتمال 100 درصد، طرح به آرايه 4 ميكروفني و سپس براي اثبات كارايي ايده در فضاي 3 بعدي، به آرايه 5 ميكروفني ارتقا يافت. اندازه خطاي قرائت تأخيرهاي زماني، رابطه مستقيم با درصد و ميزان خطاي تشخيص مكان هدف دارد و اندازه خطا وابسته به كيفيت و كميت سختافزار مورد استفاده ميباشد. اين روش با كاهش پيچيدگيهاي متداول، باعث كاهش سختافزار و زمان پردازش موردنياز مي‌گردد؛ از اين رو استفاده از اين روش ميتواند موجب كاهش هزينههاي پيادهسازي در كاربردهاي مرسوم شود.
چكيده لاتين :
Various research attempts have been investigated to navigate and locate source of the sound originated from the events such as firing, explosion and the human. Noting the importance of this subject in security and environmental protection organizations, a novel approach is presented to locate sound source with a higher accuracy and a lower response time. Conventionally, the proposed approach is based on the sound signal time difference of arrival (TDOA) received by a sound sensors array. The novelty is to use the simplified results of the deployed geometric equation system. Thanks to the special structure of the sensors array, without a need to the complicated mathematical calculations and a heavy processing, just by incorporating the values in the equations the required response is achieved with the highest accuracy and the lowest time. For the proof of the concept, a primary scheme which is based on a 3-microphone array is simulated. Due to the minor error (i.e., 0.12%), to detect the source with 100% probability a 4-microphone array is developed. Also, to confirm the effectiveness of the concept in the 3-D space, the scheme is extended to a 5-micophone array. The time delays readout error is proportional to the error of the detection of the target location, and this error is dependet on the quality and the specification of the utilized hardware. Alleviating the complexities in the conventional techniques, it decreases the process time and also the required hardware. Therefore, this method saves the implementation costs in the common applications.
