Lo studio, svolto presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Innovazione dell'Università del Salento nei laboratori SMAASIS, ha come obiettivo principale la progettazione hardware di un
circuito di condizionamento per segnali da acquisire tramite matrici di sensori
per applicazioni di tipo Beamforming.
Il circuito di
condizionamento comprende una parte per il filtraggio per preservare il segnale
nella banda di frequenza di interesse e una parte di amplificazione. La sua
progettazione è stata eseguita mediante software Multisim e Proteus in modo da
poter dimensionare i componenti del circuito secondo le specifiche (frequenza e
ampiezza) del segnale da trattare. Successivamente
il circuito è stato realizzato su basetta bread-board e testato con dei sensori
ultrasonici atti a misurare la distanza di oggetti posti di fronte ad essi. Poiché un algoritmo di Beamforming richiede la
conoscenza delle direzioni spaziali da cui provengono i segnali misurati
tramite sensori, nella seconda parte il lavoro ha riguardato lo sviluppo e
l’implementazione di tecniche di DOA estimation, focalizzandosi sull’algoritmo
ESPRIT. Quindi si è simulato tramite Matlab uno scenario in cui
i segnali sono acquisiti da una matrice di sensori 5x5 valutando le prestazioni
dell’algoritmo in termini di precisione ed accuratezza, e l’errore quadratico
medio in funzione del rapporto segnale-rumore (SNR). Le prestazioni
dell’algoritmo sono state caratterizzate da un punto di vista statistico
mediante analisi della varianza ad un fattore (ANOVA), e test di Tukey al variare dell’SNR
e della distanza spaziale tra le sorgenti da stimare.
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1 commento:
The study, carried out at the Department of Innovation Engineering of the University of Salento in the SMAASIS laboratories, has as main objective the hardware design of a conditioning circuit for signals to be acquired through sensor matrices for Beamforming applications.
The conditioning circuit comprises a filtering part for preserving the signal in the frequency band of interest and an amplification part. Its design was performed using Multisim and Proteus software so as to be able to size the components of the circuit according to the specifications (frequency and amplitude) of the signal to be treated. Subsequently, the circuit was built on a breadboard board and tested with ultrasonic sensors to measure the distance of objects placed in front of them. Since a Beamforming algorithm requires the knowledge of the spatial directions from which the signals measured by sensors come, in the second part the work concerned the development and implementation of techniques of DOA estimation, focusing on the ESPRIT algorithm. Then a scenario was simulated by Matlab in which signals are acquired from a 5x5 sensor array evaluating the algorithm's performance in terms of precision and accuracy, and the mean square error as a function of the signal-to-noise ratio (SNR). The performance of the algorithm has been characterized from a statistical point of view by means of analysis of the variance to a factor (ANOVA), and Tukey test to the variation of the SNR and of the spatial distance between the sources to be estimated.
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