Räumliche Ortung und Separation von Geräuschquellen im Bereich der mobilen
Servicerobotik
 


Zusammenfassung

Die vorliegende Arbeit stellt einen Algorithmus zur Ortung --- im Sinne einer Raumrichtungsbestimmung --- einer kontinuierlich aktiven Schallquelle (Sprache, Musik, Maschinengeräusche usw.) zusammen mit seiner praktischer Implementierung in Hard- und Software sowie Tests seiner Leistungsfähigkeit vor. Außerdem wird eine Möglichkeit zur Sprachaktivitätsdetektion und eine Form eines simulierten Richtmikrofons ebenfalls zusammen mit der praktischen Realisierung beschrieben. 

Es wird dabei sowohl auf den entwickelten Algorithmus, den Aufbau der erforderlichen Hardware, die Funktionsweise des Ortungs- und aller Zusatzprogramme, als auch auf die Inbetriebnahme auf einem Linux-Rechner eingegangen.

Der Algorithmus --- in dieser Arbeit als Subtraktiver Steered Beamformer bezeichnet --- ist eine Abwandlung des bereits erfolgreich für Schallortung eingesetzten Steered Beamformers, mit dem Unterschied, dass die Differenz zweier Mikrofonsignale und nicht deren Summe für eine Ortung herangezogen wird. Damit werden die Vorteile des Steered Beamformers (z.B.: Möglichkeit zur Beschränkung des Suchwinkels, einfacher Algorithmus, leichte Zusammenfassung der Mikrofonsignale) um den Vorteil einer höheren Genauigkeit durch die Differenzbildung ergänzt.

Die hierfür entwickelte Hardware besteht aus vier tetraederförmig angeordneten omnidirektionalen Mikrofonen nebst Verstärkern und zwei handelsüblichen Soundkarten. Die in C++ verfasste Software bietet neben der Hauptfunktion Schallortung, Sprachaktivitätsdetektion und simuliertes Richtmikrofons auch noch zusätzliche  erkzeuge, wie ein Oszilloskop, einen Vierspurrekorder und eine Richtcharakteristiksimulation.
 

Hier gibt's die 

komplette Arbeit  (1.5MB als pdf) und alle dazugehörigen 

Programme (170kB als "tar.bz2"), sowie die

Vortragsfolien (370kB, PowerPoint).
 

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letzte Änderung 2006-09-12 Archi