Hardware Implementation of a Wireless Impulsive Source Localization System. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_Thesis_-_g200904870.pdf - Accepted Version Download (18MB) | Preview

Arabic Abstract

إن إمكانية تحديد مصادر الصوت أصبحت جزء أساسي منه أجهزة الحماية الحديثة وباتت فاعلية ودقة هذه الإمكانية جزء أساسي من هذه الأجهزة. أجهزة تحديد أماكن الصوت يجب أن تكون قادرة على العمل في أي بيئة حقيقية مثل داخل المباني أو خارجها. هذه الرسالة تركز على بناء نظام لتحديد أماكن الأصوات الانفجارية باستخدام خوارزمية جديدة تدعى المجموعة المتعامدة وتطبيقها على عدة أجهزة ومعدات لمعالجة وتخزين الإشارات. التطبيق يقارب بين صحة ودقة الخوارزمية الجديدة والخوارزمية المعروفة بفحص التماثل. عدة أشكال هندسية تم اعتمادها لتوزيع المجسات وأثرها على دقة تحديد مكان الصوت. ثلاثة أجهزة لاسلكية تم استخدامها لتطبيق النظام عملياً وفحص فعاليتها باستخدام الخوارزميات السابق ذكرها. لقد تم بناء النظام بشكل عملي لتحديد مكان الصوت بأبعاده الثلاث للتحقق من صحة النظام ونتائجه تم فحصه في داخل المبنى وخارجه. بالإضافة إلى ذلك تم فحصه في عدة أماكن داخل المبنى مثل بعيداً عن الجدران وقريباً منها للتحقق من أثر امتداد الصوت على صحة تحديد مكانه. تم فحص أثر شدة التردد في تخزين الإشارة على صحة ودقة تحديد مكان الصوت أيضاً. من التجارب تم ملاحظة أدق شكل هندسي في تحديد مكان الصوت. هذا الشكل هو الهرم الثلاثي الأبعاد، في داخل المبنى. كانت أدق النتائج باستخدام خوارزمية المجموعة المتعامدة. أما في خارج المبنى، فقد كانت أدق النتائج باستخدام فحص التماثل بالنسبة لسرعة حساب مكان الصوت، فقد كانت المدة باستخدام خوارزمية فحص التماثل أسرع بكثير من المجموعة المتعامدة بعشر مرات على الأقل. وكان نظام رفوليب اللاسلكي أدق من نظام فوكوبرو.

English Abstract

Acoustic source localization systems are becoming an essential part of any modern security system and their accuracy and performance play an important role in the overall structure of such systems. Any acoustic source localization system should be robust enough to work in any real situation like in an indoor or an outdoor environment. This thesis work focuses on the implementation of an impulsive acoustic source localization system using a new algorithm known as Orthogonal Clustering (OC) by utilizing different wireless signal acquisition hardware and devices. The implementation is carried out using both this new algorithm (i.e. OC) and the conventional Cross Correlation (CC) for comparison purposes. Three different sensor geometries were considered for implementation to observe the effect of the sensor geometry on the performance of the localization system. Three different wireless hardware systems were used to implement the localization system to verify, compare and analyze the performance of the new algorithm as well as the CC method. A practical and realistic approach is taken for the implementation of the localization system by implementing it in three-dimensions (3D). To check the consistency and accuracy of the new algorithm as well as of the hardware system the implementation was carried out both in an indoor and outdoor environment. To further verify the consistency of the system in the indoor environment, experiments were carried out both in a less-reverberant environment like the center of a hall and a more-reverberant environment like in a corner of the hall. To analyze the system for computational complexity versus the performance tradeoff the system was implemented for signal acquisition at different sampling rates. From experiments it was observed that the Pyramid geometry of the sensors was the best among all the geometries accuracy wise. In indoor less-reverberant environment the performance of the OC algorithm was better than the CC algorithm. However, in outdoor environment the CC algorithm produces more accurate results than the OC. Furthermore, the runtime of the CC algorithm (less than a second) is much less than the OC algorithm (more than 10 seconds). The RevoLabs system produces more accurate and consistent results than the VocoPro system.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Sharawi, Mohammad S.
Committee Members:	Al-Naffouri, Tareq Y. and Mohandes, Mohamed
Depositing User:	Haider Ali (g200904870)
Date Deposited:	15 Sep 2012 08:25
Last Modified:	01 Nov 2019 15:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138765