O que é a tecnologia de localização de fonte sonora (SSL)? A tecnologia de localização de fonte sonora significa usar múltiplos microfones em diferentes pontos do ambiente e medindo o sinal acústico. O som chega aos microfones em momentos diferentes. Um algoritmo é aplicado para processar o sinal acústico recebido, obtendo assim a direção relativa (incluindo azimute e ângulo de inclinação), distância e outras informações do ponto de origem.

Localização do ouvido humano

Quando se trata da localização da fonte sonora, é fácil imaginar como o ouvido humano funciona. O ouvido humano possui capacidade de localização monoaural e bilateral. No caso da localização monoaural, a onda sonora recebida é refletida por várias partes do pavilhão auricular e, em seguida, entra no canal auditivo. Como a fase da onda sonora direta varia ao atingir o ouvido, ela interfere no canal auditivo e produz um efeito auditivo especial, denominado efeito auricular. Combinado com a rotação da cabeça, a localização da fonte sonora pode ser percebida.

Na localização binaural, o sinal recebido no ouvido esquerdo e no ouvido direito terá a Diferença de Tempo Interaural (DTI) e a Diferença de Nível Interaural (DNI). O posicionamento é baseado na DTI e na DNI para localização sonora específica. A determinação do azimute horizontal pode ser expressa matematicamente como um problema de estimativa de direção acústica bidimensional, conforme mostrado na Figura 1.

As informações do ITD têm um efeito melhor na estimativa do azimute em frequências médias e baixas, enquanto as informações do ILD têm um efeito melhor na estimativa do azimute em frequências altas. Combinadas com o efeito auricular, a rotação da cabeça e o efeito de prioridade, teremos uma cognição mais ampla e precisa de ângulo, distância e outras informações sonoras.

Método de posicionamento ultrassônico

O posicionamento ultrassônico adota principalmente métodos de alcance reflexivo e determina a posição do objeto por meio de posicionamento multilateral e outras metodologias. O sistema consiste em um host e vários receptores. O host é posicionado sobre o alvo a ser medido. Os receptores são posicionados em locais internos fixos. Para estabelecer a posição, o host transmite sinais de mesma frequência para o receptor. Após ser recebido pelo receptor, o sinal é refletido de volta para o host. A distância é calculada de acordo com a diferença de tempo entre o eco e a onda transmitida para determinar a posição.

A localização da fonte sonora pode ser usada para detecção de navios e veículos, localização das principais fontes de ruído em máquinas (como motores, automóveis e aeronaves), seleção de alvos, supressão de interferência em equipamentos de comunicação ou reconhecimento de fala e monitoramento do estado de sistemas mecânicos

Além disso, devido à capacidade de estimar a intensidade da fonte e as informações do campo sonoro, os métodos de localização de fontes sonoras têm sido amplamente utilizados no projeto acústico de equipamentos de áudio e sistemas de teatro, na medição de vibração sem contato e em sistemas de áudio de realidade virtual. Com o desenvolvimento do metaverso, do aprendizado de máquina, da computação em nuvem e da eletrônica on-chip, a tecnologia de localização de fontes sonoras tem perspectivas de aplicação cada vez maiores.

Vantagens do posicionamento ultrassônico

• Alta precisão, com precisão de até um centímetro
• Estrutura relativamente simples, com certa penetrabilidade
• Forte capacidade anti-interferência

Desvantagens do posicionamento ultrassônico

• Grande atenuação, não adequada para situações de grande escala
• O alcance da reflexão é muito afetado pelo efeito de múltiplos caminhos e pelas limitações da linha de visão
• Investimento pesado em instalações de hardware

Aplicações de posicionamento ultrassônico

• Amplamente integrado em canetas digitais
• Mineração offshore e fins militares
• Posicionamento interno: posicionamento de objetos em oficinas não supervisionadas

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