Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Fachbereich Elektrotechnik und Informatik Kommunikationstechnik Diplomarbeit Adaptives Mikrofon-Array zur Richtungsbestimmung einer bewegten Schallquelle Aufgabe dieser Diplomarbeit war die Erstellung eines Echtzeit C-Programms zur Richtungsbestimmung einer bewegten Schallquelle mittels eines adaptiven Mikrofon-Arrays. Bei der bewegten Schallquelle handelt es sich um ein langsam fahrendes Objekt, wie z.B. einen Roboter, der zur Ortung ein schmalbandiges akustisches Signal im Audio-Bereich aussendet. Dieses wir über zwei Mikrofone aufgenommen. Die aufgrund der Wegdifferenz ∆l entstehenden Phasendifferenzen zwischen den Mikrofonsignalen werden adaptiv bestimmt und die Einfallsrichtung der Schallwellen, aus der das Signal eintrifft, über diese Differenzen berechnet (Abbildung 1). Für die Bestimmung der Phasendifferenz wird aufgrund der Schmalbandigkeit des Signals die Theorie der digitalen Strahlformung, auch Beamforming genannt, angewendet. Die beiden Mikrofonsignale werden in die Nulllage herabgemischt. Anschließend erfolgt eine Gewichtung des zweiten Variabel in x1 der Phase Mikrofonsignals, woraufhin die Differenz π bis π der Mikrofonsignale bestimmt wird − + + 2 2 z (Abbildung 2). Das Ergebnis der + Subtraktion ist das Signal Z und muss w x2 durch die Einstellung des Gewichtes W zu Nullphase Null geregelt werden. Damit entspricht das Gewicht der Phasendifferenz der beiden Signale, aus der der Einfallswinkel Abbildung 2 Systemdiagramm bestimmt werden kann. Die adaptive Regelung des Gewichts erfolgt mit dem Constant Modulus Algorithmus (CMA). Die Bedienoberfläche des Ortungsprogramms ist in Abbildung 3 dargestellt. Im linken Bereich wird der Ortungswinkel, aus dem das fahrende Objekte sendet, angezeigt sowie die Signale der beiden Mikrofone. Über das mit Eingabe bezeichnete Feld erfolgt die manuelle Eingabe der für das System relevanten Parameter, wie z.B. dem Mikrofonabstand. Abbildung 3 Bedienoberfläche des Programms Diplomand: Alexander Kiéck Betreuer: Prof. Dr.-Ing. P. Kröger Zweitgutachter: Prof. Dr.-Ing. J. Missun
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