ما هي تقنية تحديد مصدر الصوت (SSL)؟ تعني تقنية تحديد مصدر الصوت استخدام عدة الميكروفونات في نقاط مختلفة من البيئة، وقياس الإشارة الصوتية. يصل الصوت إلى الميكروفونات في أوقات مختلفة. تُطبّق خوارزمية لمعالجة الإشارة الصوتية المُستقبَلة، وبالتالي الحصول على الاتجاه النسبي (بما في ذلك السمت وزاوية الميلان)، والمسافة، ومعلومات أخرى عن نقطة المصدر.
تحديد موقع الأذن البشرية
عند تحديد مصدر الصوت، يسهل فهم آلية عمل الأذن البشرية. تتميز الأذن البشرية بقدرتها على تحديد مصدر الصوت في أذن واحدة وفي كلتا الأذنين. في حالة تحديد مصدر الصوت في أذن واحدة، تنعكس الموجة الصوتية المستقبلة عبر أجزاء مختلفة من صيوان الأذن، ثم تدخل قناة الأذن. ولأن طور الموجة الصوتية المباشرة يختلف عند وصولها إلى الأذن، فإنها تتداخل مع صيوان الأذن، مما يُحدث تأثيرًا سمعيًا خاصًا يُسمى تأثير صيوان الأذن. وعند دوران الرأس، يُمكن تحديد موقع مصدر الصوت.
في تحديد الموقع ثنائي الأذن، يكون للإشارة المُستقبَلة في الأذن اليسرى واليمنى فرق التوقيت بين الأذنين (ITD) وفرق المستوى بين الأذنين (ILD). يعتمد تحديد الموقع على فرق التوقيت بين الأذنين (ITD) وفرق المستوى بين الأذنين (ILD) لتحديد موقع الصوت بدقة. يمكن التعبير عن تحديد السمت الأفقي رياضيًا كمسألة تقدير اتجاه صوتي ثنائية الأبعاد، كما هو موضح في الشكل 1.
تُحسّن معلومات ITD تقدير السمت عند الترددات المتوسطة والمنخفضة، بينما تُحسّن معلومات ILD تقدير السمت عند الترددات العالية. وبدمجها مع تأثير صيوان الأذن، ودوران الرأس، وتأثير الأولوية، سنتمكن من فهم الزاوية والمسافة ومعلومات الصوت الأخرى بدقة أكبر.
طريقة تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية
يعتمد تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية بشكل أساسي على أساليب تحديد المدى الانعكاسي، ويحدد موقع الجسم من خلال تحديد المواقع متعدد الاتجاهات ومنهجيات أخرى. يتكون النظام من جهاز استقبال وعدة أجهزة استقبال. يوضع الجهاز على الهدف المراد قياسه، بينما توضع أجهزة الاستقبال في مواقع داخلية ثابتة. لتحديد الموقع، يرسل الجهاز إشارات بنفس التردد إلى جهاز الاستقبال. بعد استقباله، تنعكس الإشارة إلى الجهاز. تُحسب المسافة بناءً على فرق التوقيت بين الصدى والموجة المرسلة لتحديد الموقع.
يمكن استخدام تحديد مصدر الصوت لاكتشاف السفن والمركبات، وتحديد مصادر الضوضاء الرئيسية في الآلات (مثل المحركات والسيارات والطائرات)، واختيار الهدف، وقمع التداخل في معدات الاتصالات أو التعرف على الكلام، ومراقبة حالة الأنظمة الميكانيكية.
بالإضافة إلى ذلك، وبفضل القدرة على تقدير شدة المصدر ومعلومات مجال الصوت، استُخدمت أساليب تحديد موقع مصدر الصوت على نطاق واسع في التصميم الصوتي للمعدات الصوتية وأنظمة المسرح، وقياس الاهتزازات بدون تلامس، وأنظمة الصوت الواقعية الافتراضية. مع تطور الميتافيرس، والتعلم الآلي، والحوسبة السحابية، والإلكترونيات المدمجة، تتسع آفاق تطبيق تقنية تحديد موقع مصدر الصوت باستمرار.
مزايا تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية
- دقة عالية، تصل إلى سنتيمتر واحد
- بنية بسيطة نسبيًا، مع قابلية اختراق معينة
- قدرة قوية على مقاومة التداخل
عيوب تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية
- التوهين الكبير، غير مناسب للمواقف واسعة النطاق
- يتأثر نطاق الانعكاس بشكل كبير بتأثير المسارات المتعددة وقيود خط الرؤية
- استثمار كبير في مرافق الأجهزة
تطبيقات تحديد المواقع بالموجات فوق الصوتية
- مُدمج على نطاق واسع في الأقلام الرقمية
- التعدين البحري والأغراض العسكرية
- تحديد المواقع الداخلية: تحديد مواقع الأشياء في ورش العمل غير الخاضعة للإشراف
استكشف الكتاب الأبيض: مقدمة إلى المبادئ الأساسية لتكنولوجيا تحديد المواقع
Arabic 
English 
Chinese 
French 
German 
Spanish 
Japanese