Επικάλυψη σημάτων

Η πλατφόρμα προγραμματισμού ή αριθμητικών υπολογιστών αναλύει τα σήματα και υποδεικνύει τους αλγόριθμους που βασίζονται στα επικαλυπτόμενα σήματα.

Η επικάλυψη των σημάτων οφείλεται κυρίως σε τρεις παράγοντες: 

• Σχηματισμός της διάδοσης.
• Πολλοί στόχοι.
• Σύνθετα φυσικά αποτελέσματα της διαδρομής διάδοσης.

Το ζήτημα των επικαλυπτόμενων σημάτων λαμβάνει χώρα σε κάθε τομέα συχνότητας και χρόνο. Η επικάλυψη χρόνου μπορεί να αναγνωριστεί από το χρόνο που κρατείται στη μέση των ηχώ. Η χρονική επικάλυψη συμβαίνει όταν ο χρόνος που κρατείται στη μέση των ηχών είναι μικρότερος από την περίοδο του απελευθερωμένου σήματος.

Η επικάλυψη των σημάτων είναι το μήκος της διαδρομής των σημάτων πέρα ​​από το σημείο στάσης, το οποίο είναι γνωστό ως περιθώριο σήματος. Δεν είναι εύκολο να διαχωριστούν δύο ή περισσότερα από δύο συστατικά σήματα με παρόμοια φάσματα. Αυτό το είδος επικαλυπτόμενου σήματος είναι ένα σημαντικό ζήτημα στη μουσική ή την αρμονική διακοπή του ήχου, καθώς τα όργανα έχουν παρόμοιες συχνότητες.

Η σχέση συχνότητας-φάσης μεταξύ δύο ή περισσότερων μεμονωμένων σημάτων είναι ασαφής, η οποία είναι η ρίζα των καταστροφικών και εποικοδομητικών παρεμβολών και οδηγεί σε ακανόνιστα χαρακτηριστικά φάσματος.

Η αποφασιστικότητα της συχνότητας επηρεάζεται από τη συγκριτική φάση των επικαλυπτόμενων σημάτων. Διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην παρακολούθηση του πλάτους των διαφόρων ή συγχωνευμένων σημάτων.

Πώς να διαχωρίσετε επικαλυπτόμενα σήματα;

Η μέθοδος χρονικής συχνότητας και η μέθοδος φάσματος βοηθούν στο διαχωρισμό των επικαλυπτόμενων σημάτων.

Στη διαδικασία αποσαφήνισης σήματος, η σταθεροποίηση του χρόνου και η ασφάλιση ενός φάσματος είναι προβληματικές, καθώς η επικάλυψη συμβαίνει σε κάθε στιγμή και σε κάθε πεδίο συχνοτήτων.

Αυτό συμβαίνει επειδή οι παραδοσιακές μέθοδοι όπως οι μέθοδοι χρονικής συχνότητας και φάσματος είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν για την αποσύνδεση των επικαλυπτόμενων σημάτων. Είναι δύσκολο να αποσυνδέσετε τα σήματα που επικαλύπτονται στο χρόνο μέσω ενός ανοίγματος σφαίρας. Καθώς τα φάσματα των σημάτων είναι αρκετά παρόμοια, είναι δύσκολο να αποσπαστούν τα επικαλυπτόμενα σήματα μέσω της τεχνικής φιλτραρίσματος του πεδίου συχνοτήτων.

Άλλες προσεγγίσεις για ξεχωριστά επικαλυπτόμενα σήματα

Τα τελευταία χρόνια, πολλές τεχνικές έχουν προταθεί για την επίλυση του προβλήματος επικάλυψης.

Μερικά παραδείγματα επικάλυψης σημάτων είναι ο διακριτός μετασχηματισμός συνημιτόνου, ο μετασχηματισμός τσιρπλετ, ο κλασματικός μετασχηματισμός Fourier, ο βραχυχρόνιος μετασχηματισμός Fourier, ο διακριτός μετασχηματισμός κυματιδίων και η κατανομή Wigner-Ville.

Μέθοδος μετασχηματισμού Fourier και αντίστροφος μετασχηματισμός Fourier

Αυτές οι δύο μέθοδοι χρησιμοποιούν την τεχνική υπερανάλυσης του Gerchberg για να διαχωρίσουν τα επικαλυπτόμενα σήματα.

Για να χρησιμοποιήσετε αυτήν την προσέγγιση, είναι υποχρεωτικό να αποκτήσετε τη διαμόρφωση ηχούς από πειράματα. Ο μετασχηματισμός Hilbert χρησιμοποιείται για την απόσυρση του σήματος που λαμβάνεται μέσω μιας πηγής και στη συνέχεια το εξαγόμενο σήμα χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του σήματος εκπομπής.

Λόγος σήματος προς θόρυβο (SNR)

Τα σήματα δεν μπορούν να είναι ίδια με τα λαμβανόμενα σήματα και τα προσομοιωμένα μεταδιδόμενα σήματα λόγω της απόκρισης του συστήματος, της μετατόπισης συχνότητας και του θορύβου.

Οι μέθοδοι μετασχηματισμού Fourier και αντίστροφου μετασχηματισμού Fourier είναι αρκετά διπλωματικές. Εξαιτίας αυτού, το αποτέλεσμα αναλογίας σήματος προς θόρυβο (SNR) εμφανίζει καταστροφικά αποτελέσματα.

Πείραμα για την εκτέλεση ανίχνευσης φακέλου

Ο μετασχηματισμός Hilbert διευκολύνει το σχηματισμό του αναλυτικού σήματος. Γενικά, αυτό το αναλυτικό σήμα χρησιμοποιείται στην επεξεργασία και στις επικοινωνίες σήματος ζώνης διέλευσης.

Αυτό το πείραμα διεξάγεται σε μια άδεια και κλειστή αίθουσα μπάσκετ, στην οποία ένα μεγάφωνο και ένα μικρόφωνο τοποθετούνται 2 μέτρα πάνω από τη βάση της αίθουσας μπάσκετ. Το διάστημα στη μέση του μεγαφώνου ή του μικροφώνου μέχρι το αντικείμενο είναι μεγαλύτερο από 5 m.

Αφού ρυθμίσετε το αντικείμενο και το μεγάφωνο ή το μικρόφωνο, παράγεται το μαθηματικό ημίτονο δέκα περιόδων με τη βοήθεια ενός ορθογώνιου φακέλου ως παλμού μεταφοράς.

Ο παραγόμενος παλμός μεταφοράς εκπέμπεται μέσω κάρτας θορύβου χρησιμοποιώντας φορητό υπολογιστή. Η κάρτα θορύβου μπορεί να είναι ένα μεγάφωνο ή ένας πιθανός ακουστικός ενισχυτής. Ο παλμός μεταφοράς λαμβάνεται από πρώτο χέρι χρησιμοποιώντας ένα μικρόφωνο μέσω μιας κάρτας θορύβου. Ως εκ τούτου, το σήμα εξετάζεται εξονυχιστικά ως αναλυτικό σήμα.

Πειραματικά παραδείγματα

Ένα σύστημα μετάδοσης-λήψης ελέγχει το αποτέλεσμα αυτού του πειράματος με τη βοήθεια ενός παραβολικού πιάτου και χρησιμοποιώντας μονούς, διπλούς και τριπλούς στόχους. Το παραβολικό πιάτο που χρησιμοποιείται στο σύστημα μεταφοράς-λειτουργίας έχει εστιακή απόσταση 35 cm. Έχει ένα ελλειπτικό άνοιγμα με μικρό άξονα 60 cm και κύριο άξονα 65 cm.

Μονός στόχος

Μια ξύλινη σανίδα διαστάσεων 90 × 60 cm χρησιμοποιείται ως στόχος σε ένα μόνο στόχο. Αυτός ο στόχος διατηρείται περίπου στα 330 cm, χωριστά από το κατευθυνόμενο ακουστικό σύστημα.

Διπλός στόχος

Σε αυτή τη μέθοδο, δύο ξύλινες σανίδες διαστάσεων 90 × 60  cm και 60 × 40 cm χρησιμοποιούνται ως στόχος και διατηρούνται περίπου 8 μέτρα από το ακουστικό σύστημα.

Τριπλός στόχος

Σε αυτή τη μέθοδο, τρεις ξύλινες σανίδες διαστάσεων 160 × 140 cm, 90 × 60 cm και 60 × 40 cm χρησιμοποιούνται ως στόχος και διατηρούνται περίπου 9,25 cm μακριά από το κατευθυνόμενο ακουστικό σύστημα.

Συμπέρασμα

Ο διαχωρισμός των επικαλυπτόμενων σημάτων είναι ένα δύσκολο έργο. Ωστόσο, μπορούν να διαχωριστούν χρησιμοποιώντας πειραματική μοντελοποίηση σχήματος ηχούς μέσω ενός υπερφασματικού αλγορίθμου. Σε χαμηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο, το MATLAB παρουσιάζει εξαιρετική παρουσίαση της διαδικασίας. Αυτή η τεχνική υπερφασματικού αλγορίθμου διαχωρισμού επικαλυπτόμενων σημάτων δοκιμάζεται μέσω πολυάριθμων στόχων και λειτουργικών συστημάτων ακουστικής μεταφοράς. Αυτή η τεχνική παρέχει την ακριβή θέση πολλών στόχων. Αυτή η μέθοδος έχει καλή ακρίβεια στον προσδιορισμό του χρόνου που απαιτείται από τις μεμονωμένες ηχώ που προέρχονται από έναν και όλους τους στόχους. Η τεχνική του διαχωρισμού των επικαλυπτόμενων σημάτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους τομείς, όπως ο βιοϊατρικός και ο στρατιωτικός τομέας.