Побудова автоматизованої системи аудіолокації загроз
Анжеліка Азарова, Дмитро ЩурУ статті розглянуто процес побудови системи пошуку напрямку джерела звуку із використанням методу кінцевих різниць для оброблення оцифрованих даних звукових сигналів. Здійснено модифікацію методу кінцевих різниць шляхом використання взаємно кореляційної функції, яка спрощує оброблення оцифрованого сигналу за рахунок покращення алгоритму розрахунку і переходу від диференційного до числового формату вхідних даних, що значно зменшує кількість розрахунків та спрощує їх. Запропоновано статистичне оброблення отриманих результатів для зменшення похибки пошуку абсолютного кута до програмно відтвореного джерела звуку. Було розроблено ПЗ, що уможливлює комп’ютерну реалізацію системи аудіолокації на базі принципів об’єктно-орієнтованого програмування, що використовує оцифровані дані сигналів для розрахунків і моделювання результатів роботи алгоритму. Створення програми відбувалося на платформі ОС Windows у середовищі Windows Studio з дотриманням парадигм об’єктно орієнтованого програмування. Застосування авторами модифікованого алгоритму у процесі програмної реалізації звукометричної системи дозволило проаналізувати роботу методу та розробити конфігурації приймачів, які дозволяють підвищити точність результатів. Експериментальні (лабораторні) дослідження розробленої системи за умови використання обгрунтованої авторами конфігурації та статистично оброблених даних дозволили отримати результати пошуку напряму до джерела звуку, що мають похибку менше 1о. Основним науковим результатом проведеного дослідження є удосконалення алгоритмів оброблення даних аудіолокаційного пошуку, що, на відміну від існуючих підходів, дозволяє на основі застосування взаємно кореляційної функції та подальшого її математичного коригування підвищити точність такого процесу. Практична цінність отриманих результатів полягає в легкій адаптації розробленої та протестованої в лабораторних умовах звукометричної системи для роботи у військових польових умовах
Використані джерела
[1] Bugayov, M.V. (2016). Algorithm for detection of acoustic signals of unmanned aerial vehicles. Bulletin of ZHTU, 74(3), 46-53.
[2] Kochan, R.V., Kochan, O.V., & Trembach, B.R. (2019). Methodical error of target bearing by the sound artillery reconnaissance system. Measuring Techniques and Metrology, 80(3), 10-14.
[3] Kochan, R.V., Trembach, B.R., & Trembach, R.B. (2016). Concept of a distributed automatic system of sound artillery reconnaissance based on cellular communication. Bulletin of the Khmelnytskyi National University, 2, 101-104.
[4] Nikolaychuk, Ya.M. (2008). Theory of information sources. Ternopil: TNEU.
[5] Firoozabadi, A.D., Irarrazaval, P., Adasme, P., Zabala-Blanco, D., Játiva, P.P., & AzurdiaMeza, C. (2022). 3D multiple sound source localization by proposed T-shaped circular distributed microphone arrays in combination with GEVD and adaptive GCC-PHAT/ML algorithms. Sensors, 22(3), article number 1011. doi: 10.3390/s22031011.
[6] Hahmann, M., Fernandez-Grande, E., Gunawan, H., & Gerstoft, P. (2022). Sound source localization using multiple ad hoc distributed microphone arrays. JASA Express Letters, 7(2), 22-28.
[7] Jia, M., Wu, Y., Bao, C., & Wang, J. (2018). Multiple sound sources localization with Frame-by-Frame component removal of statistically dominant source. Sensors (Basel), 11(18), 36-43.
[8] Li, X., Girin, L., Badeig, F., & Horaud, R. (2020). Reverberant sound localization with a robot head based on direct-path relative transfer function. Retrieved from https://arxiv.org. https://arxiv.org/pdf/2012.03574v1.pdf.
[9] Xing, H., Yang, X., Ji, X., & Wu, H. (2020). A fusion algorithm of passive sound source localization based on the two-plane four-element cross array. Review of Scientific Instruments, 91(3), 23-33. doi: 10.1063/1.5080761.
[10] Xu, K., Liu, W., & Wang, M. (2021). Sound source localization based on improved adaptive beamforming. Journal of Physics: Conference Series, 1971(1), article number 012063. doi: 10.1088/1742-6596/1971/1/012063.
[11] Zhang, L., Ding, D., Yang, D., Wang, J., & Shi, J. (2017). Sound source localization using non-conformal surface sound field transformation based on spherical harmonic wave decomposition. Sensors, 17(5), article number 1087. doi: 10.3390/s17051087.