Delay and sum beamforming is a well known method to estimate direction of the incident wave or position of the sound source. If we consider the incident wave as a plane wave, the direction is the information that we can estimate. The candidates of direction can be obtained by partitioning the whole region with desired angular resolution. The incident wave direction is estimated as at the point where maximum beampower exists. However, this full research algorithm is inefficient, because the beampower calculation is carried out at the whole set of points of the region.
What if one separates one region to two, and then compares the beampower of one region with that of the other region? In other words, by introducing a concept of bisection, it is possible to estimate the range that incident wave likely exists. An iterant procedure which compares the value of beampower of each region, namely: a spatial averaged beampower might allow us to find the ultimate region of incident wave. This procedure reduces amount of calculation of the beampower. Therefore, the objective of this research is estimating direction of the incident wave by applying proposed methods.
In this paper, we propose two methods of calculating the spatial averaged beampower at each region. First, a method which maximizes the spatial averaged beampower at a desire is introduced. Secondly, contrast maximization method which maximizes the ratio of the spatial averaged beampower between two regions(a desire and a non-desire region) is introduced. Furthermore, we introduce a method of estimating the direction of the incident wave by selecting bigger spatial averaged beampower region between two regions iteratively. The results of simulations and experiments are also presented.
지연-합 빔형성 방법(delay and sum beamforming method)은 음파의 입사 방향 혹은 음원의 위치 추정을 하는 데에 잘 알려진 방법이다. 만약 우리가 음파의 파면을 평면파라고 가정하면, 우리가 추정하고자 하는 것은 음파의 입사 방향이 된다. 이 때 추정하고자 하는 총 영역을 일정 각도 분해능으로 나누어서 빔파워가 최대인 방향을 음파의 입사 방향으로 추정한다. 하지만, 모든 방향에 대해 추정하는 이 방법은 각 방향에 대해 빔파워를 계산해야 하는 한계가 있다.
만약 우리가 총 추정 영역을 두 개로 나누어 각 영역의 빔파워를 비교하는 방법을 생각해 보는 것은 어떨까? 다시 말해, 이분법의 개념을 적용하여 음파의 입사 방향을 포함하는 영역을 추정하는 것이다. 이 경우 기존의 빔파워는 영역의 개념이 없으므로, 공간 평균 빔파워(spatial averaged beampower)라는 값을 도입하여 이 값의 대소를 비교하는 방법을 제안한다.
제안 방법은 두 개로, 원하는 영역의 공간 평균 빔파워를 최대로 하는 방법과 원하는 영역과 원하지 않는 영역간의 공간 평균 빔파워 비를 최대로 하는 방법이다. 그리고 이 방법들을 적용하여 어떻게 음파의 입사 방향을 추정할지를 제안한다. 이에 대한 컴퓨터 모사 실험과 실험도 논문에 기술한다.
