In multichannel signal processing with distributed sensors, choosing the optimal subset of observed sensor signals to be exploited is crucial in order to maximize algorithmic performance and reduce computational load, ideally both at the same time. In the acoustic domain, signal cross-correlation is a natural choice to quantify the usefulness of microphone signals, i.e., microphone utility, for array processing, but its estimation requires that the uncoded signals are synchronized and transmitted between nodes. In resource-constrained environments like acoustic sensor networks, low data transmission rates often make transmission of all observed signals to the centralized location infeasible, thus discouraging direct estimation of signal cross-correlation. Instead, we employ characteristic features of the recorded signals to estimate the usefulness of individual microphone signals. In this contribution, we provide a comprehensive analysis of model-based microphone utility estimation approaches that use signal features and, as an alternative, also propose machine learning-based estimation methods that identify optimal sensor signal utility features. The performance of both approaches is validated experimentally using both simulated and recorded acoustic data, comprising a variety of realistic and practically relevant acoustic scenarios including moving and static sources.


翻译:在分布式传感器的多通道信号处理中,选择所观测到的传感器信号的最佳组别至关重要,以便最大限度地提高算法性能和减少计算负荷,最好是同时进行。在声学领域,信号交叉关系是一种自然选择,可以量化麦克风信号的效用,即用于阵列处理的麦克风功用,但其估计要求未编码的信号在节点之间同步传送。在诸如声传感器网络等资源受限制的环境中,低数据传输率往往使所有所观测到的信号无法传送到中央地点,从而阻止直接估计信号的交叉关系。相反,我们使用所录信号的特征来估计个别麦克风信号的效用。在这方面,我们提供了对基于模型的麦克风功用估计方法的全面分析,这些方法使用信号特性,并作为替代办法,还提出基于机器学习的估计方法,用以确定最佳传感器的信号功用特征。两种方法的性能都通过模拟和记录式的声学数据进行实验验证,其中包括各种现实和实际相关的声学情景,包括移动和静态源。

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