ارائه روشی نوین در زمینه آشکارسازی مکان منبع صوت با دقت بالا با استفاده از آرایه حسگرهای صوتی

تا به امروز تحقیقات زیادی در زمینه جهت‌یابی و مکان‌یابی منبع صدای تولیدی از مواردی مانند شلیک، انفجار و صدای انسان ارائه شده است. با توجه به اهمیت این موضوع در سازمان‌های مختلف امنیتی و محیط‌بانی، در این مقاله طرح جدیدی ارائه می‌گردد که در آن، مکان دقیق منبع تولید صدا، با دقت بسیار بالا و در کم‌ترین زمان تشخیص داده می‌شود. روش کار براساس تاخیر زمان ورود سیگنال صوتی به آرایه‌ای از حسگرهای صوتی است که یکی از روش‌های متداول می‌باشد. تفاوت روش پیشنهادی در این مقاله، استفاده از نتایج ساده‌شده حاصل از حل دستگاه روابط هندسی می باشد. با توجه به ساختار خاص آرایه‌ حسگرها، روش پیشنهادی بدون نیاز به انجام محاسبات پیچیده و پردازش زیاد، تنها با یک جای‌گذاری ساده مقادیر در رابطه، پاسخ موردانتظار را در سریع‌ترین زمان و با بالاترین دقت محاسبه می‌کند. برای اثبات ایده پیشنهادی، طرح اولیه مبتنی‌بر آرایه‌ای از 3 میکروفن شبیه‌سازی شده است. به دلیل وجود خطای حدود 0.12 درصدی در آن، برای آشکارسازی با احتمال 100 درصد، طرح به آرایه 4 میکروفنی و سپس برای اثبات کارایی ایده در فضای 3 بعدی، به آرایه 5 میکروفنی ارتقا یافت. اندازه خطای قرائت تاخیرهای زمانی، رابطه مستقیم با درصد و میزان خطای تشخیص مکان هدف دارد و اندازه خطا وابسته به کیفیت و کمیت سخت‌افزار مورد استفاده می‌باشد. این روش با کاهش پیچیدگی های متداول، باعث کاهش سخت افزار و زمان پردازش موردنیاز می‌گردد؛ از این رو استفاده از این روش می تواند موجب کاهش هزینه های پیاده سازی در کاربردهای مرسوم شود.

a novel method to detect location of the sound source with a high accuracy using sound sensors array

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.