دانلود ترجمه مقاله تخمین جهت ورود فرومعین با استفاده از حسگر بردار صوتی

1. مقدمه 2. طرح مسئله 3. روش KR-AVS پیشنهادی 4. نتایج تجربی 5. نتیجه گیری

چکیده – این مقاله روش جدیدی برای تخمین جهت ورود دوبعدی (DOA) منابع بیشتری از حسگرها با استفاده از حسگر بردار صوتی (AVS) ارائه می دهد. این روش براساس حاصل کاتری-رائو (Khatri-Rao) (KR) با بهره گیری از مشخصات زیرفضای ماتریس های کواریانس متغیر زمان سیگنال های منبع شبه ثابت ایجاد شده است. AVS برای اندازه گیری فشار صوتی و گرادیان های فشار در کل میدان صوت بکار رفته است و DOAها در هر دو صفحه افقی و عمودی تعیین شده است. قابلیت شناسایی روش KR-AVS ارائه شده در تحلیل نظری و شبیه سازی های کامپیوتری بررسی شده است. شبیه سازی های کامپیوتری نشان می دهد که 2D DOA شش منبع گفتار با موفقیت تخمین زده شده است. خطای مربع میانگین ریشه (EMSE) با استفاده از روش آرایه KR-AVS بدست آمده و با اشکال هندسی دیگر آرایه خطی غیریکنواخت، آرایه L شکل دوبعدی، و آرایه مثلثی دوبعدی مقایسه شد. مقدمه: تخمین جهت ورود (DOA) دوبعدی با حسگرهای آرایه برای مکان یابی منبع در پایش صوتی، تحلیل زمینه شنوایی، سمعک ها و غیره ضروری است. در این لوازم منابع علاوه بر صفحه افقی از صفحه ورودی نیز می آیند. بعلاوه، تعداد منابع ممکن است از تعداد حسگر بیشتر باشد. استفاده از آرایه های دارای روزنه کوچک راه بسیار خوبی در پیکربندی و قابلیت حمل فراهم می کند. بنابراین تخمین DOA در فضای دوبعدی با استفاده از آرایه های دارای روزنه کوچک بسیار مطلوب است. روش های متعارف آرایه خطی [4-1] فقط می توانند DOAها را در صفحه افقی برآورد کنند. بعلاوه، آنها مسئله ابهام جلو و پشت را نیز دارند. بنابراین برای موقعیت هایی که منابع در ارتفاعات مختلف قرار گرفته اند، کارآیی چندانی ندارند. حسگر صوتی چهار عنصری (AVS) که اولین بار در [5] برای تخمین DOA ارائه شده است حسگر صوتی است که قادر است گرادیان فشار صوتی و فشاری مانند میکروفون صوتی استاندارد را اندازه گیری کند. این ترکیب امکان اندازه گیری کل میدان صوتی را با حسگر فراهم می کند.

This paper presents a new approach for the estimation of two-dimensional (2D) direction-of-arrival (DOA) of more sources than sensors using an Acoustic Vector Sensor (AVS). The approach is developed based on Khatri–Rao (KR) product by exploiting the subspace characteristics of the time variant covariance matrices of the uncorrelated quasi-stationary source signals. An AVS is used to measure both the acoustic pressure and pressure gradients in a complete sound field and the DOAs are determined in both horizontal and vertical planes. The identifiability of the presented KR-AVS approach is studied in both theoretic analysis and computer simulations. Computer simulations demonstrated that 2D DOAs of six speech sources are successfully estimated. Superior root mean square error (RMSE) is obtained using the new KR-AVS array approach compared to the other geometries of the non-uniform linear array, the 2D L-shape array, and the 2D triangular array. Introduction: Two-dimensional (2D) direction of arrival (DOA) estimation with array sensors is essential for source localization in audio surveillance, auditory scene analysis, hearing aids, etc. In these applications, the sources come from not only the horizontal plane but also the vertical plane. In addition, the number of sources can exceed the number of sensors. Using small aperture arrays provides a great convenience in configuration and portability too. Therefore, the DOA estimation in 2D space using small aperture arrays is highly desirable. The conventional linear array approaches [1-4] are only able to estimate the DOAs in the horizontal plane. In addition, they have the front and back ambiguous problem. Therefore, they are less efficient for the situations with sources located at different heights. The four-element Acoustic Vector Sensor (AVS) first presented in [5] for DOA estimation is an acoustic sensor that is capable of measuring acoustic pressure gradient as well as pressure as in a standard microphone. This combination makes it possible for the sensor to measure the complete sound field.