Desenvolvimento do hardware utilizado na estimação de DOA por meio de arranjo de sensores : prótese auditiva inteligente

Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2008.O presente trabalho trata do desenvolvimento do hardware de um protótipo de prótese auditiva inteligente com utilização de arranjo de microfones para estimação da direção de chegada – DOA – de sinais de voz e implementação de uma identificação espacial baseada em métodos como o DS (delay-and-sum), o CAPON e o MUSIC a fim de otimizar a qualidade sonora percebida por um usuário de prótese auditiva. O foco principal deste projeto como um todo está no desenvolvimento de uma placa que recebe os sinais analógicos, pré amplifica, filtra, amostra e digitaliza de forma adequada os sinais a serem enviados ao microcontrolador ARM, que aplica o algoritmo de estimação da direção de chega – DOA. No hardware desenvolvido, os sinais de voz são capturados por oito microfones, pré amplificados e filtrados analogicamente em banda com freqüências de corte próximas as freqüências limites para o espetro de voz. A digitalização dos sinais é feita com a ajuda de oito sample and holder e o uso de um conversor A/D de oito canais. Os sample and holder objetivam amostrar os oito canais simultaneamente, e manter esta amostra, para que as diferenças de fase entre eles sejam perceptíveis no momento da conversão A/D. Os sinais digitalizados estarão prontos para serem exportados ao microcontrolador ARM de forma adequada, onde os algoritmos de estimação DOA e filtragem espacial serão executados e os resultados produzidos.This project attends to the development of an intelligent hearing aid prototype hardware with microphones array to estimate the incoming direction – DOA – of voice signals and implementation of a spatial estimator based on methods for like DS (delay-and-sum), CAPON and MUSIC with the purpose of enhancing the voice quality to the user of this prosthesis. The main objective of this project is based in developing a board responsible for receiving analogical signals, pre amplifying, filtering, sampling and digitalizing them properly, to send to the ARM microcontroller, which is responsible for running an incoming direction estimation algorithm. In this hardware, the voice signals are captured by eight microphones, pre-amplified and band-filtered, with cutoff frequencies similar to the voice frequency spectrum. The digital conversion is done using eight sample-and-holders and an 8-channel A/D converter. The sample-and-holders are used to sample the eight channels simultaneously and hold them, keeping their phase differences until the A/D conversion. The digital signals will be ready to be exported to the ARM properly, where the incoming direction estimation algorithms and spatial filtering are executed, and results are produced