Journal of Acoustical Society of Iran

fa تخمین راستای منابع صوتی پهن باند با استفاده از الگوی بازنمایی تنک توأم Direction estimation of wideband acoustic sources using joint sparse representation model آوصوتیّات Hydroacoustics پژوهشي Research تخمین راستای ورود موج صوتی همواره یکی از حوزه های فعال تحقیقاتی در زمینه پردازش علامت بوده است. در روش های متداول موجود در این حوزه معمولاً از مفهوم پرتودیسی (شکل‌دهی پرتو)  به منظور ایجاد یک صافی (فیلتر) مکانی و تخمین راستای انتشار موج استفاده می شود. از جمله ضعف‌های این روی‌کرد میتوان به پایین بودن تفکیک‌پذیری (رزولوشن) توان تمایزپذیری پایین و حساسیت بالای آن‌ها به دگرنامی (الیاسینگ) مکانی اشاره نمود. با هدف برطرف نمودن اشکالات ذکر شده، در این مقاله از الگوهای بازنمایی تنک توأم به منظور تخمین راستای منابع صوتی پهن باند استفاده شده است. بدین منظور یک روش لاگرانژی- پایه افزوده برای تخمین ماتریس ضرایب تنک پیشنهاد شده است. عملکرد الگوی تنک توأم ارائه شده با سه الگوریتم معروف در این حوزه (بارتلت، میوزیک و کاپن) مقایسه گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهند که روش پیشنهادی از نظر تفکیک‌پذیری زاویهای، تمایزپذیری منابع نزدیک به هم، پایداری در مقابل پدیده دگرنامی (الیاسینگ) مکانی و آشکارسازی منابع صوتی هم‌زمان، نسبت به سه روش بارتلت، میوزیک و کاپن برتری دارد. از طرف دیگر، پایداری در مقابل نوفه در روش تنک توأم تقریباً مشابه روش میوزیک و کاپن (پرتودیسگر بهینه) می باشد. مقایسه روش پیشنهادی با یکی از مهم‌ترین روی‌کردهای تنک موجود در حوزه تخمین جهت صدا نشان می دهد که پیچیدگی (زمان اجرا) در روش ارائه شده در این مقاله کاهش یافته است، ضمن اینکه عملکرد خوب آن بر حسب معیارهای تفکیک‌پذیری زاویه ای، تمایزپذیی و نرخ آشکارسازی حفظ شده است.       Direction of arrival estimation of acoustic wave has been an active research area in signal processing field. Conventional methods in this area usually use the beamforming concept to provide a spatial filter and to estimate the propagation direction of wave. Low resolution, low discriminability of closely spaced sources and high sensitivity to spatial aliasing effect are the main disadvantages of this approach. In order to prevent these drawbacks, this study utilized the joint sparse representation models to estimate the direction of wideband acoustic sources. To this end, an Augmented Lagrangian-based method is proposed in the estimation of sparse coefficient matrix stage. The performance of the joint sparse model is compared with three well-known methods (Bartlett, MUSIC and Capon) in the context of direction of arrival estimation. Simulation results show that the method with sparsity constraint outperforms the three previously mentioned methods in terms of angular resolution, discriminability of closely spaced sources, robustness to spatial aliasing and detection of simultaneous acoustic sources. Furthermore, the robustness of the joint sparse method in terms of noise level was almost similar to that of MUSIC and Capon (optimum beamformer). Comparison of the proposed method and one of the most significant sparse approaches in estimation of sound direction show that, complexity (execution time) is reduced by the presented method in this paper while the good performance in terms of angular resolution, discrimination power and detection rate are also preserved.    تخمین راستا, بازنمایی تنک توأم, بردار فرمان (جهت دهی), بردار ضرایب تنک, قاموس ابرکامل (دیکشنری فوق کامل). Direction estimation, Joint sparse Representation, Steering vector, Sparse coefficient vector, Overcomplete dictionary. 61 74 http://joasi.ir/browse.php?a_code=A-10-43-3&slc_lang=fa&sid=1 A. Akhavan امیر اخوان amir.akhavan@aut.ac.ir 1292001682 10031947532846001292 No Bioengineering Department گروه مهندسی پزشکی M.H. Moradi محمد حسن مرادی mhmoradi@aut.ac.ir 3933716195 10031947532846001293 Yes Bioelectrical Engineering Department, Faculty of Biomedical Engineering گروه مهندسی بیوالکتریک، دانشکده مهندسی پزشکی