طراحی و پیاده سازی سیستم تعیین مکان و دنبال کننده ی منبع صوتی تک فرکانس در فضای سه بعدی

مکان یابی منبع سیگنال صوت، یکی از مهمترین مسائل مطرح در زمینه های مربوط به پردازش آرایه ای است. الگوریتم های دو مرحله ای به خاطر سرعت انجام و بروزرسانی، از جمله ی رایج ترین روش های پیشنهادی در این زمینه می باشند. در این الگوریتم ها، ابتدا تأخیر بین سیگنال های دریافتی در جفت میکروفون های آرایه محاسبه شده و در مرحله ی بعد با استفاده از این تأخیرها، معادلاتی تشکیل شده و مکان منبع تخمین زده می شود. متداول ترین روش جهت محاسبه ی تأخیر بین سیگنال های دریافتی روش همبستگی متقابل می باشد. این روش به دلیل تأثیرپذیری زیاد از نویز و انعکاسات محیطی به وسیله ی پیش فیلترهایی بهینه می گردد. روش حاصل همبستگی متقابل تعمیم یافته نامیده می شود. یکی از فیلتر هایی که جواب های مناسبی را دربردارد فیلتر طیف فاز می باشد که استفاده از آن منجر به ارائه روش cpsp می گردد. مناسب ترین روش برای حل معادلات حاصل از بکارگیری تأخیرهای محاسبه شده در مرحله ی اول، روش chan می باشد. این روش راه حلی تقریبی بر مبنای تخمین گر ml ارائه داده است. در این تحقیق روش های تعیین مکان منبع سیگنال صوت در فضای سه بعدی و به صورت خاص روش های cpsp برای مرحله ی اول و روش chan برای مرحله ی دوم بررسی گردیده اند. دو روش مذکور یه صورت نرم افزاری و سخت افزاری پیاده سازی شده و ادوات و تجهیزات مورد نیاز آن طراحی شده اند. درنهایت آزمایش هایی جهت سنجش صحت کارهای انجام شده صورت گرفته است. آزمایش های انجام شده برای منابع ثابت و متحرک، آرایه هایی با چیدمان های مختلف، نسبت های سیگنال به نویز متفاوت، فریم هایی با تعداد متفاوت نمونه ها و تعداد میکروفون های متفاوت انجام شده است. نتایج، در جداول و نمودارهای مربوطه نمایش داده شده و با یکدیگر مقایسه شده اند. با توجه به نتایج حاصله، چیدمانی خاص که بهترین نتایج را دربرداشته، پیشنهاد گردیده است. در حالت منبع ثابت نیز، موقعیتی به عنوان موقعیتی مناسب جهت مکان یابی معرفی گردیده است. همچنین اثر تغییر طول قاب های مورد پردازش جهت محاسبه ی تأخیر و اثر افزایش تعداد میکروفون های آرایه مورد بررسی قرار گرفته است. درنهایت نتایج کلی حاصل از انجام آزمایش ها و پیاده سازی الگوریتم ها ذکر شده و روش هایی پیشنهادی جهت انجام آزمایشات آینده ذکر شده اند.