Vedenalaisen ääniaallon tulosuunnan määritys

Abstract

Tässä työssä esitellään koejärjestely vedenalaisen ääniaallon tulosuunnan selvittämiseksi. Kokeen tarkoituksena oli arvioida erilaisten tulosuunta-algoritmien (direction of arrival, DOA) suorituskykyä tapauksessa, jossa äänisignaali vastaanotetaan alle metrin kokoisella hydrofonitelineellä. Koejärjestelyssä liikkuva äänilähde ohitti hydrofonijärjestelmän, joka tallensi äänilähteen akustisen signaalin. Äänilähteen suunta sensorijärjestelmän suhteen määritettiin koko ohituksen ajan, jolloin ohituksen aikana esiintyvät paikannuksen menetelmävirheet tulivat esiin. Algoritmien arviointiperusteena oli tuloksen oikeellisuus sekä laskennallinen tehokkuus. Laskenta suoritettiin alkuperäisellä 16-bittisellä mittausdatalla, sekä siitä muunnetulla 1-bittisellä datalla. Vertailtavat menetelmät olivat Bartlett-, MVDR-, ja MUSIC- keilanmuodostukset sekä aikaeroon perustuvat CC- ja GCC-PHAT -ristikorrelaatioestimaattorit. Vertailu suoritettiin arvioimalla, miten hyvin algoritmin antama tulos vastasi tunnettujen suureiden avulla määritettyä laskennallista arvoa. Tarkimmat tulokset saatiin aikaeroon perustuvilla menetelmillä sekä 1- että 16-bittistä mittausdataa hyödynnettäessä. Kaikki menetelmät antoivat tarkemman tuloksen äänen tulosuunnasta vaakasuunnassa kuin pystysuunnassa.