음향 위치

음향 위치는 소리를 사용하여 소스 또는 반사체의 거리와 방향을 결정하는 것이다.위치는 능동적 또는 수동적으로 수행될 수 있으며 기체(대기 등), 액체(물 등) 및 고체(지구 등)에서 발생할 수 있습니다.

• 능동 음향 위치에는 반향을 생성하기 위한 소리의 생성이 수반되며, 반향은 대상 물체의 위치를 결정하기 위해 분석됩니다.
• 수동 음향 위치는 검출 대상 물체에 의해 발생하는 소리나 진동을 감지하는 것을 포함하며, 이를 분석하여 대상 물체의 위치를 파악합니다.

이 두 가지 기술은 모두 물에서 사용될 때 음파탐지기로 알려져 있으며, 수동 음파탐지기와 능동 음파탐지기가 모두 널리 사용됩니다.

마이크 사용 시 음향 미러와 접시는 수동 음향 위치 파악 수단이지만 스피커 사용 시 능동 위치 파악 수단입니다.일반적으로 여러 디바이스가 사용되며 그 후 여러 디바이스 간에 위치가 삼각측량됩니다.

제1차 세계대전^[1] 중엽부터 제2차 세계대전 초기까지 수동 음향장치는 적의 엔진 소음을 포착해 적기를 탐지하는 데 사용되었다.그것은 레이더의 도입으로 인해 2차 세계대전 이전과 전쟁 중에 구식이 되었고, 이것은 훨씬 더 효과적이긴 했지만 요격할 수 있었다.음향 기술은 음향 회절 때문에 모퉁이 주변과 언덕 너머에서 '보일' 수 있다는 장점이 있었다.

민간 용도는 야생동물의 위치와^{[2] [3]}총기의 사격 위치를 파악하는 것을 포함한다.

개요

음향원^[4] 국소화는 음장 측정이 주어진 음원을 찾는 작업이다.음장은 음압 및 입자 속도와 같은 물리량을 사용하여 설명할 수 있습니다.이러한 특성을 측정함으로써 (간접적으로) 소스 방향을 얻을 수 있습니다.

전통적으로 음압은 마이크를 사용하여 측정됩니다.마이크에는, 입사음의 방향의 함수로서 감도를 나타내는 극성 패턴이 있습니다.많은 마이크에는 전방향성 극성 패턴이 있습니다.즉, 그 감도는 입사음의 방향과는 무관합니다.다른 극성 패턴을 가진 마이크는 특정 방향으로 더 민감합니다.그러나 정확한 방향 또는 원점을 판단하려고 하기 때문에 사운드 현지화 문제에 대한 해결책은 아직 없습니다.음압을 측정하는 마이크를 고려하는 것 외에 입자 속도 프로브를 사용하여 직접 음속 측정도 가능하다.입자의 속도는 음압과 달리 음파와 관련된 또 다른 양이지만 입자의 속도는 벡터이다.입자의 속도를 측정함으로써 소스 방향을 직접 얻을 수 있다.여러 센서를 사용하는 다른 더 복잡한 방법들도 가능하다.이러한 방법의 대부분은 도착 시차(TDOA) 기술을 사용합니다.

일부는 측정된 음장이 음원의 위치로 변환된다는 점에서 음향원 국부화를 "역문제"라고 불렀다.

방법들

소스 방향 또는 소스 위치 중 하나를 얻기 위한 다른 방법이 가능합니다.

입자 속도 또는 강도 벡터

가장 간단하지만 비교적 새로운 방법은 입자 속도 프로브를 사용하여 음향 입자 속도를 측정하는 것입니다.입자의 속도는 벡터이기 때문에 방향 정보도 포함되어 있습니다.

도착 시차

소스 방향을 얻기 위한 기존 방법은 도착 시차(TDOA) 방법을 사용하는 것입니다.이 방법은 압력 마이크로폰 및 입자 속도 프로브와 함께 사용할 수 있습니다.

적어도 2개의 프로브로 이루어진 센서 어레이(예를 들어 마이크 어레이)에서는 각 프로브의 신호 사이의 상호 상관 함수를 사용하여 소스 방향을 얻을 수 있다.두 마이크 사이의 상호 상관 함수는 다음과 같이 정의됩니다.

$({displaystyle R_{1},x_{2}}(\tau)=\sum _{n=-\infty }^{\infty }x_{1}(n)x_{2}(n+\infty)})$

이 값은 두 센서 $x{\displaystyle {}_{}}$ $(\$과 x $(\$의 출력 간의 상관 수준을 정의합니다.일반적으로 상관 수준이 높을수록 $인수{\displaystyle }$ $"\displaystyle \tau"$가 실제 도착 시간 차이에 상대적으로 가깝다는 것을 의미합니다.서로 옆에 있는 2개의 센서에 대해 TDOA는 다음과 같이 표시됩니다.

${\displaystyle _{\text{true}}=syslogfrac {d_{\text{time}}{c}}$

$여기$서 c$\displaystyle$c는$$ 센서와 소스를 둘러싼 매체의 음속입니다.

TDOA의 잘 알려진 예는 청각 간 시차입니다.청각 간 시간 차이는 두 귀 사이의 소리 도착 시간 차이입니다.청각 간 시간 차이는 다음과 같습니다.

${\displaystyle\Delta t=sysfrac {x\cos\theta}{c}}$

어디에

$δ$t \ $displaystyle$ \$Delta$ t 는 ${\displaystyle \mathrm{초단위}}$의 시간차입니다.

$(\displaystyle$ x$)$는 2개의 센서(수직) 사이의 거리(미터 단위)입니다.

$§ {displaystyle$ \$theta$}는$$ 센서(센서)의 베이스라인과 입사음 사이의 각도(도 단위)입니다.

삼각 측량

삼각측량 및 기하학에서 삼각측량은 점까지의 거리를 직접 측정하는 것이 아니라 고정된 기준선의 양쪽 끝에 있는 알려진 점으로부터 점까지의 각도를 측정하여 점의 위치를 결정하는 과정입니다.그런 다음 이 점을 삼각형의 세 번째 점으로 고정할 수 있으며, 한 변과 두 개의 각도가 알려져 있습니다.

음향 위치 측정의 경우, 이는 소스 방향이 공간의 두 개 이상의 위치에서 측정될 경우 위치를 삼각 측량할 수 있음을 의미합니다.

간접적인 방법

Steered Response Power(SRP) 방식은 간접 음향 소스 현지화 방식의 클래스입니다.마이크로폰 쌍 간의 도착 시간 차이(TDOA) 세트를 추정하여 취득한 추정치를 조합하여 소스 위치를 찾는 대신, 간접 방법은 공간 포인트의 그리드를 통해 후보 소스 위치를 탐색한다.이 맥락에서 Steered-Response Power Phase Transform(SRP-PHAT;^[5] 스테어드 리스폰스 파워 위상 변환) 등의 방법은 보통 지연 및 섬 빔 포머의 출력을 최대화하는 후보 위치를 찾는 것으로 해석됩니다.이 방법은 소음과 반향에 매우 강력한 것으로 나타나 실시간 음향 처리 ^[6]애플리케이션에서 성능을 높이기 위한 수정된 접근법의 개발에 동기를 부여했다.

군사용

군사적인 용도는 잠수함과 ^[8]항공기의 위치를^[7] 파악하는 것을 포함한다.이런 종류의 장비가 처음으로 사용된 것은 1916년 가을 영국 동해안에서 이동식 대공 포대를 지휘하던 영국 해군 자원군 사령관 알프레드 롤린슨에 의해 주장되었다.그는 흐린 날씨에서 Zeppelins를 찾을 수 있는 수단이 필요했고 회전 기둥에 장착된 축음기 뿔 한 쌍으로 즉석에서 장치를 만들었다.이 장비들 중 몇 개는 다가오는 비행선을 꽤 정확하게 고정할 수 있었고,^[9] 시야에서 벗어나 있음에도 불구하고 총이 그들을 향하도록 할 수 있었다.비록 이 방법으로는 어떠한 타격도 얻지 못했지만, 롤린슨은 한번은 ^[10]제플린으로 하여금 폭탄을 투하하도록 강요했다고 주장했다.

방공기는 보통 매우 큰 ^[11][12]청진기처럼 튜빙을 사용하여 작업자의 귀에 연결된 큰 뿔이나 마이크로 구성되었다.

대공 음역 탐지 작업의 대부분은 영국에 의해 이루어졌다.그들은 제1차 세계 대전부터 ^[13][14]제2차 세계 대전까지 사용된 광범위한 사운드 미러 네트워크를 개발했다.사운드 미러는 일반적으로 움직이는 마이크를 사용하여 수신되는 소리의 진폭을 최대화하는 각도를 구하는데, 이 각도가 목표물에 대한 방위각이기도 합니다.서로 다른 위치에 있는 두 개의 사운드 미러에서 두 개의 서로 다른 베어링이 생성되며, 삼각 측량을 사용하여 음원의 위치를 결정할 수 있습니다.

제2차 세계대전이 임박하면서 레이더는 항공기의 음향 위치에 대한 믿을 만한 대안이 되기 시작했다.그 당시의 일반적인 항공기 속도에서 음향 위치는 몇 분간의 ^[8]경고만 제공하였다.음향 위치 관측소는 영국 ^[15]전투의 예와 같이 레이더에 대한 예비로 운영되었다.오늘날, 버려진 장소들은 여전히 존재하고 쉽게 접근할 ^{[13][dead link]}수 있다.

제2차 세계대전 이후 방음장치는 대공작전에서 ^{[citation needed]}더 이상의 역할을 하지 못했다.

액티브/패시브 로케이터

액티브 로케이터는 청취 장치 외에 어떤 종류의 신호 발생 장치를 가지고 있다.2개의 디바이스를 함께 배치할 필요는 없습니다.

소나

SONAR 또는 음파탐지(음파탐지 및 측거)는 수중(또는 때때로 공중)에서 음파를 전파하여 다른 선박을 항해, 통신 또는 탐지하는 기술입니다.음파탐지기에는 액티브와 패시브 두 종류가 있습니다.단일 활성 음파 탐지기는 반경 속도를 측정할 뿐만 아니라 범위 및 베어링에 위치할 수 있습니다.그러나 단일 수동 음파 탐지기는 베어링에서 직접 위치할 수 있지만, 대상 모션 분석을 사용하여 주어진 시간을 범위 내에서 위치할 수 있습니다.다중 패시브 소나(passive sonar)는 삼각 측량 또는 상관 관계를 통해 직접 범위 위치 파악에 사용할 수 있습니다.

생물학적 에코 위치

돌고래, 고래, 박쥐들은 먹이를 탐지하고 장애물을 피하기 위해 반향 위치를 사용합니다.

도착 시간 현지화

기존의 위치 및 시간에 소리를 내는 스피커/초음파 송신기를 가지면, 음성의 도달 시각에 근거해 마이크/초음파 수신기를 갖춘 타겟의 위치를 추정할 수 있다.통상, 송신기와 수신기 사이에 막힘이 있는 비시야 조건에서는, 정확도가 저하합니다.^[16]

지진 조사

지진 조사는 지하 구조물을 측정하기 위한 음파의 발생을 수반한다.선원파는 일반적으로 지면 또는 수면 근처에 위치한 타진 메커니즘, 일반적으로 낙하 중량, 진동 트럭 또는 폭발물에 의해 생성된다.데이터는 지오폰으로 수집되어 컴퓨터에 의해 저장 및 처리됩니다.현재 기술로는 이런 장비를 이용해 지하 암반 구조물의 3D 영상을 생성할 수 있다.

다른.

관련 센서와 전자제품의 가격이 하락하고 있기 때문에, 사운드 레인지 기술의 사용은 ^[17]야생동물의 위치 확인과 같은 다른 용도로도 이용 가능하게 되고 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 음향 카메라
• 3D 사운드 재구성
• 3D 사운드 현지화
• 사운드 현지화
• 부메랑
• 다변측정
• 음향 거울
• 음향 길찾기, 청각 신호와 사운드 마커를 사용하여 실내 및 실외 공간을 탐색하는 연습
• 동물의 반향 위치 측정, 물체를 찾거나 항법하기 위해 소리를 내고 에코를 듣는 동물
• 음파탐지, 해저까지의 거리를 측정하기 위한 음파탐지, 음파탐지기의 특수한 경우
• 사격 로케이터
• 사람의 반향 위치, 시각장애인의 반향 위치 측정 사용
• 인간 잡어
• 의료용 초음파 검사, 신체 내부를 보기 위한 초음파 초음파 사용
• 감각 치환

레퍼런스

외부 링크

• "Hugge Ear Locations Planes and Tells The Speed" 인기 기계학, 1930년 12월 사진과 함께 프랑스 항공기 소리 탐지기에 관한 기사.
• 빔 형성 참조에서 많은 참조를 찾을 수 있습니다.
• 공동음원 국재화에 관한 실증적 연구