Comparing and Evaluating Sound Measurement Techniques and TDOA based Localization with a Planar Microphone Array

Abstract

Overvåking av dyrelivet er viktigere enn noen gang, og å bruke plane mikrofon konfigurasjoner kan være en god løsning på dette. Denne masteroppgaven har som mål å gi mer insikt i to aspekter ved å bruke plane mikrofon konfigurasjoner til å overvåke biologisk mangfold. Det første aspektet som ble undersøkt var effekten av kantdiffraksjon ved bruk av to metoder for å måle lyd fra en flyvende lydkilde, en utviklet av Den internasjonale organisasjonen for sivil luftfart, ICAO, og den andre utviklet av Den internasjonale standardiseringsorganisasjonen, ISO. Det andre aspektet som ble undersøkt var å bruke Time Difference Of Arrival, TDOA, til å lokalisere en flyvende lydkilde ved bruk av en plan mikrofonkonfigurasjon i form av en likesidet trekant med en mikrofon i sentrum. Det ble funnet en forskjell i diffraksjonseffekter mellom de to metodene, men det ble funnet at lydkildeposisjonen hadde like stor innvirkning på diffraksjonen som hvilken metode som ble studert. Å bruke TDOA for å lokalisere en lydkilde ga samme standardavvik uansett om målingene ble gjort ved bruk av ICAO metoden eller ISO metoden. Standardavviket ble funnet til å være mellom 0.11 m og 3.69 m hvis man ser bort ifra avvikende verdier

Monitoring wildlife is more important than ever, and using a planar microphone array could be a good solution for this. This master thesis aims to give more insight into two aspects of using microphone arrays to monitor biodiversity. The two aspects investigated were the effect of edge diffraction when using two methods of measuring sound from a flying sound source, one developed by the International Civil Aviation Organization, ICAO, and the other developed by the International Organization for Standardization, ISO. The other aspect investigated was using Time Difference Of Arrival, TDOA, to locate a flying sound source using a planar microphone array in the shape of an equilateral triangle with a microphone in its center. There was found to be a difference in diffraction effects between the two methods, but it was found that sound source position had as large of an impact on the diffraction. Using TDOA to locate a sound source gave a similar standard deviation regardless if the measurements were done using the ICAO method or the ISO method. The standard deviation was found to be between 0.11 m and 3.69 m if one disregards outliers.