¿Qué es la tecnología de localización de fuentes de sonido (SSL)? La tecnología de localización de fuentes de sonido implica el uso de múltiples micrófonos en diferentes puntos del entorno y midiendo la señal acústica. El sonido llega a los micrófonos en diferentes momentos. Se aplica un algoritmo para procesar la señal acústica recibida, obteniendo así la dirección relativa (incluidos el acimut y el ángulo de inclinación), la distancia y otra información del punto de origen.

Localización del oído humano

Para localizar la fuente de sonido, es fácil pensar en el funcionamiento del oído humano. Este tiene capacidad de localización monoaural y bilateral. En la localización monoaural, la onda sonora recibida se refleja en diversas partes del pabellón auricular y luego entra en el canal auditivo. Dado que la fase de la onda sonora directa varía al llegar al oído, interfiere en el pabellón auricular y produce un efecto auditivo especial, denominado efecto aurícula. En combinación con la rotación de la cabeza, se puede percibir la ubicación de la fuente sonora.

En la localización binaural, la señal recibida en el oído izquierdo y el oído derecho tendrá la Diferencia de Tiempo Interaural (DTI) y la Diferencia de Nivel Interaural (DNI). El posicionamiento se basa en la DTI y la DNI para la localización específica del sonido. La determinación del azimut horizontal puede expresarse matemáticamente como un problema bidimensional de estimación de la dirección acústica, como se muestra en la Figura 1.

La información ITD tiene un mejor efecto en la estimación del azimut en frecuencias medias y bajas, mientras que la información ILD tiene un mejor efecto en la estimación del azimut en frecuencias altas. Combinada con el efecto de la aurícula, la rotación de la cabeza y el efecto de prioridad, obtendremos una comprensión más precisa del ángulo, la distancia y otra información sonora.

Método de posicionamiento ultrasónico

El posicionamiento ultrasónico adopta principalmente métodos de medición por reflexión y determina la posición del objeto mediante posicionamiento multilateral y otras metodologías. El sistema consta de un host y varios receptores. El host se coloca sobre el objetivo a medir. Los receptores se ubican en puntos fijos interiores. Para establecer la posición, el host transmite señales de la misma frecuencia al receptor. Tras la recepción, la señal se refleja de vuelta al host. La distancia se calcula según la diferencia de tiempo entre el eco y la onda transmitida para determinar la posición.

La localización de fuentes de sonido se puede utilizar para la detección de barcos y vehículos, la localización de las principales fuentes de ruido en máquinas (como motores, automóviles y aviones), la selección de objetivos, la supresión de interferencias en equipos de comunicación o reconocimiento de voz y la monitorización del estado de los sistemas mecánicos.

Además, gracias a la capacidad de estimar la intensidad de la fuente y la información del campo sonoro, los métodos de localización de fuentes sonoras se han utilizado ampliamente en el diseño acústico de equipos de audio y sistemas de teatro, la medición de vibraciones sin contacto y los sistemas de audio de realidad virtual. Con el desarrollo del metaverso, el aprendizaje automático, la computación en la nube y la electrónica en chip, la tecnología de localización de fuentes sonoras tiene un potencial de aplicación cada vez mayor.

Ventajas del posicionamiento ultrasónico

• Alta precisión, hasta un centímetro.
• Estructura relativamente simple, con cierta penetrabilidad.
• Fuerte capacidad antiinterferencias

Desventajas del posicionamiento ultrasónico

• Gran atenuación, no adecuada para situaciones a gran escala.
• El rango de reflexión se ve muy afectado por el efecto de trayectoria múltiple y las limitaciones de la línea de visión.
• Fuerte inversión en instalaciones de hardware

Aplicaciones de posicionamiento ultrasónico

• Ampliamente integrado en lápices digitales.
• Minería offshore y fines militares
• Posicionamiento en interiores: posicionamiento de objetos en talleres no supervisados

Explorar el documento técnico: Introducción a los principios básicos de la tecnología de posicionamiento

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