Sistema de Rastreo Acústico para Robots Autónomos basado en TDE e Intensidad
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Fecha
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2015-08-06
Autores
Lasso Lopez, Edgar David
Patarroyo Sánchez, Alejandra
Director
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Descripción
Este artículo detalla el desarrollo y evaluación de un sistema de localización acústico autónomo para robots basado en TDE e intensidad de la señal, principalmente orientado hacia aplicaciones de robótica de servicios. La estimación del tiempo de retardo se realiza mediante un arreglo de dos micrófonos. El criterio del tiempo de retardo se apoya con la intensidad de la señal de un tercer micrófono (arreglo coplanar) que permite discernir de forma precisa la localización de la fuente. Este tercer micrófono alimenta también un sistema de identificación vocal, que permite que el sistema responda sólo a comandos vocales específicos. El algoritmo de predicción opera comparando el TDE sensado frente a los valores teóricos del modelo de propagación acústica, resultados que luego son ponderados de acuerdo a la intensidad promedio de la señal. Se reporta un amplio conjunto de experimentos en laboratorio sobre un prototipo real que soportan el desempeño del sistema, mostrando errores promedio en azimut de 18.1 grados y de elevación de 7.6 grados. En particular, el análisis desarrollado a partir de la estimación permite definir las condiciones necesarias y suficientes para establecer en tiempo real una posición única en el espacio de origen, con suficiente precisión para aplicaciones de navegación autónoma.
Resumen
This article details the development and evaluation of an autonomous acoustic localization system for robots based on Time Delay Estimation (TDE) and signal intensity, principally aimed at robotic service applications. Time Delay Estimation is carried out through an arrangement of two microphones. The time delay criteria are supported with the signal intensity of a third microphone (coplanar arrangement), which permits discerning precisely the location of the source. This third microphone also feeds a voice identification system, which lets the system respond only to specific voice commands. The prediction algorithm operates by comparing the sensed TDE against the theoretical values of the acoustic propagation model, results that are then weighted according to the signal’s mean intensity. A broad set of laboratory experiments is reported on a real prototype that support the system’s performance, showing average errors of Azimuth of 18.1 degrees and elevation of 7.6 degrees. Particularly, the analysis conducted for the estimation permits defining the necessary and sufficient conditions to establish in real time a single position in the space of origin, with sufficient precision for autonomous navigation applications
Palabras clave
Identificación vocal, localización acústica, tiempo estimado de retardo