الليزرتحليل ومعالجة إشارة الكشف عن الكلام عن بعد
فك تشفير ضوضاء الإشارة: تحليل الإشارة ومعالجة الكشف عن الكلام عن بعد بالليزر
في عالم التكنولوجيا المذهل، يُشبه كشف الكلام عن بُعد بالليزر سيمفونيةً رائعة، لكن لهذه السيمفونية أيضًا "ضجيجها" الخاص - ضجيج الإشارة. ومثل جمهور صاخب بشكل غير متوقع في حفل موسيقي، غالبًا ما يكون الضجيج مُزعجًا.كشف الكلام بالليزروفقًا للمصدر، يُمكن تقسيم ضوضاء كشف إشارات الكلام عن بُعد بالليزر تقريبًا إلى ضوضاء ناتجة عن جهاز قياس اهتزاز الليزر نفسه، وضوضاء ناتجة عن مصادر صوتية أخرى قريبة من هدف قياس الاهتزاز، وضوضاء ناتجة عن اضطراب بيئي. يتطلب كشف الكلام عن بُعد في النهاية الحصول على إشارات كلامية يمكن للسمع البشري أو الآلي تمييزها، كما أن كثرة الضوضاء المختلطة من البيئة الخارجية ونظام الكشف ستُقلل من وضوح وسماع إشارات الكلام المُكتسبة، ويتوافق توزيع نطاق تردد هذه الضوضاء جزئيًا مع توزيع نطاق التردد الرئيسي لإشارة الكلام (حوالي 300-3000 هرتز). لا يُمكن ترشيحها ببساطة باستخدام المرشحات التقليدية، بل يتطلب الأمر معالجة إضافية لإشارات الكلام المُكتشفة. يدرس الباحثون حاليًا بشكل رئيسي إزالة ضوضاء النطاق العريض غير الثابت وضوضاء الاصطدام.
يتم معالجة الضوضاء الخلفية ذات النطاق العريض بشكل عام من خلال طريقة تقدير الطيف قصير المدى وطريقة الفضاء الفرعي وخوارزميات قمع الضوضاء الأخرى المستندة إلى معالجة الإشارة، بالإضافة إلى طرق التعلم الآلي التقليدية وطرق التعلم العميق وتقنيات تحسين الكلام الأخرى لفصل إشارات الكلام النقية عن الضوضاء الخلفية.
ضوضاء النبضة هي ضوضاء مُرَقَّطة قد يُحدِثها تأثير الرُقَّط الديناميكي عند اضطراب موقع هدف الكشف بواسطة ضوء الكشف لنظام الكشف LDV. حاليًا، يُزال هذا النوع من الضوضاء بشكل رئيسي عن طريق الكشف عن موقع ذروة الطاقة العالية للإشارة واستبدالها بالقيمة المُتَوَقَّعة.
يتمتع الكشف الصوتي عن بعد بالليزر بآفاق تطبيقية في العديد من المجالات مثل التنصت والمراقبة متعددة الأوضاع وكشف التسلل والبحث والإنقاذ وميكروفون الليزر وما إلى ذلك. يمكن التنبؤ بأن اتجاه البحث المستقبلي للكشف الصوتي عن بعد بالليزر سيعتمد بشكل أساسي على (1) تحسين أداء القياس للنظام، مثل الحساسية ونسبة الإشارة إلى الضوضاء، وتحسين وضع الكشف ومكوناته وهيكل نظام الكشف؛ (2) تعزيز قدرة خوارزميات معالجة الإشارة على التكيف، بحيث يمكن لتقنية الكشف عن الكلام بالليزر التكيف مع مسافات القياس المختلفة والظروف البيئية وأهداف قياس الاهتزاز؛ (3) اختيار أكثر منطقية لأهداف قياس الاهتزاز، وتعويض التردد العالي لإشارات الكلام المقاسة على أهداف ذات خصائص استجابة تردد مختلفة؛ (4) تحسين هيكل النظام، ومواصلة تحسين نظام الكشف من خلال
التصغير، والقدرة على النقل، وعملية الكشف الذكية.
الشكل 1 (أ) مخطط تخطيطي لاعتراض الليزر؛ (ب) مخطط تخطيطي لنظام اعتراض الليزر
وقت النشر: ١٤ أكتوبر ٢٠٢٤