Direction-of-Arrival Estimation in Acoustic Vector Sensor Arrays from bit-per-sample compressed signals via Neural Networks

הרקע לפרויקט:

חיישנים אקוסטים וקטורים מאפשרים מדידה של השדה האקוסטי באופן מלא, ובכך מאפשרים יכולות (למשל, בתחום האיכון) שלא אפשריות עם מערכי מיקרופונים. לפיכך, ישנו ערך מדעי, ופרקטי עתידי, לפיתוח אלגוריתמים המתאימים למערכות המצוידות ברכיבים אלה. בפרויקט זה יעשה שילוב בין יכולת חישה מתקדמת זו לבין יכולות מתקדמות מתחום למידת מכונה, לצורך פיתוח אלגוריתם לשערוך זווית.

מטרת הפרויקט:

מטרת הפרויקט הינה פיתוח ותכנון פתרון המבוסס על רשת נוירונים לצורך שערוך כיוון הגעה של אות אקוסטי מדגימות שעברו קוונטיזציה גסה - ביט בודד לדגימה. השימוש ברשתות נועד לנצל את הקשר הלא ליניארי בין האותות הדחוסים לבין כיווני ההגעה של המקורות האקוסטיים בסביבת הפעולה.
התוצרים הסופיים של הפרויקט יהיו קוד פתוח לאימון הרשת בתרחיש העניין, הסבר מפורט על ארכיטרקטורת הרשת, והשוואת תוצאות בסימולציית מחשב (במונחי דיוק השערוך) בין ביצועי שיטות קיימות לשיטה המוצעת.

תכולת הפרויקט:

1. קריאת מאמרים רלוונטיים והבנת מודל האותות והגדרת הבעיה
2. מימוש השיטות הקיימות בקוד (סביבת מטלב או פייתון)
3. פיתוח פתרון מבוסס רשת נוירונים, אימון הרשת, וכתיבת סימולציה לבחינת ביצועי הרשת
4. השוואה בין ביצועי כלל השיטות במספר סימולציות

קורסי קדם:

מבוא ללמידת מכונה (83622), ניתוח סטטיסטי של מידע (83420), אלגוריתמים סטטיסטיים לעיבוד אותות (83321)

מקורות:

Weiss, A., “Blind Direction-of-Arrival Estimation in Acoustic Vector-Sensor Arrays via Tensor Decomposition and Kullback-Leibler Divergence Covariance Fitting”, IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 69, pp. 531–545, Dec. 2020. Link to arxiv version: https://arxiv.org/pdf/2005.08318.pdf