Технологія акустичного моніторингу, виявлення та локалізації об’єктів у контрольованому просторі

Abstract

Проблема визначення джерела звуку зводиться до вирішення двох задач: визначення напрямку на джерело звуку та ви-значення відстані до нього. Як правило, точна відстань до джерела звуку є невідомою, через що вона має бути оцінена за допомогою інших вхідних параметрів, таких як, наприклад, отримана потужність звуку та час надходження. У статті описано алгоритм визначення відстані на основі оцінювання потужності звуку та зміни в частоті звучання за відстанню. Звуковий сигнал записується за допомогою групи з чотирьох з’єднаних між собою мікрофонів. Це уможливлює використання алгоритму в умовах необхідності спостереження рухомих або нерухомих об'єктів, видимість яких може бути ускладнено.

Purpose. This article suggests method of sound source distance estimation based on impulse signal recording and its further processing with the help of amplitude and frequency algorithms. Each algorithm allows to obtain accurate enough estimation of the distance, even in the case sound signal is distorted with the noise or echoes. Methods. Distance determination was conducted experimentally with the help of incoming sound intensity estimation and estimation of its frequency changes over distance. The audio signal was recorded with the help of a group of 4 interconnected microphones. Results. An algorithm for determining the distance to the sound source based on amplitude and frequency characteristics was developed. Algorithm is implemented in the Matlab software environment.

Цель статьи. В данной статье предлагается метод оценки расстояния до источника звука на основе записи импульсного сигнала и его дальнейшей обработки с помощью амплитудного и частотного алгоритмов. Каждый алгоритм позволяет получить достаточно точную оценку расстояния даже в том случае, когда звуковой сигнал искажен шумами или эхом. Методы. Определение расстояния проводилось экспериментально с помощью оценки мощности входящего звука и оценки скорости изменения его частоты с расстоянием. Звуковой сигнал был записан с помощью группы из 4 микрофонов. Результаты. Разработан алгоритм определения расстояния до источника звука по его амплитудно-частотным характеристикам. Алгоритм реализован в программной среде Matlab.