机器人双耳声源定位

机器人拥有听声辩位能力是机器人智能化的重要表现。研究机器人声源定位具有广泛的应用前景。对于基于双耳听觉的声源定位,文中根据听觉系统中的"双耳效应"及"耳廓效应"等线索进行定位,首先建立了拟人机器人头部模型,通过头部转动实现前后方位的判定。其次,运用时间差(ITD)算法模型和声级差(ILD)算法模型分别实现了信号的水平方位的定位。并且应用互相关算法进行信号时延的估算。最后根据耳廓效应,根据频谱的变化实现了垂直方位的定位。本文通过定位算法编写程序,并且通过输入的声源信号实现声源方位的确定及误差分析。     

声传感基阵与数据融合的声源定位系统研究

针对实际应用环境中存在的噪声和反射对声源定位精度的影响,探讨一种基于五元平面阵声传感声源定位的三基阵系统的实现方法,利用声信号到达不同位置各传声器的时延差及各基阵几何位置参数关系进行定位.采用几何数学方法分析声源定位的基础,利用FPGA完成声信号的高速采集和预处理.实验证明,在具有一定环境噪声和反射条件下,系统能对声源的距离、方位进行有效定位,实验数据稳定可靠.     

基于上升过零点检测的室内双传声器声源定位

提出了一种基于上升过零点检测的双传声器声源定位方法,该方法可以根据双传声器信号时间差样本的统计特性求得信噪比,再统计满足信噪比要求的可靠时间差样本,将其转换成对应的方位角样本,最后根据样本数量的统计分析结果确定声源方位。针对不同声源、信噪比及混响条件,在实际房间中进行了定位实验。结果显示:该方法对宽带声源具有更好的定位效果;定位精度受信噪比的影响很小,但受室内混响的影响显著。     

风的大小对麦克风阵列雷声定位影响的模拟研究

针对雷声定位经常因环境因素影响导致定位出现偏差的问题,对环境因素中影响最大且最广泛的因素-风,进行实验验证和模拟仿真分析.首先提出风对麦克风平面阵列定位结果的影响模型和声源定向误差理论,通过实验验证了风对声源定位结果产生显著影响.基于波束形成算法,使用Matlab软件仿真分析风速大小对雷电声波传播速度和声源定位结果的影响,并总结声波传播速度、定位出的声源方位角和仰角、定位出的声源来波方向等物理量的误差分别随风的大小改变的变化规律.实验及仿真结果表明,风对雷声定位结果产生了不可忽略的影响.随着风级的增大,声波传播速度误差增大,定位方向误差增大.     

麦克风阵列MUSIC算法声源定向的仿真分析

在运用DOA方法估计声源方位时,麦克风阵列的结构参数,对波达方向估计有着至关重要的影响作用。文章采用DOA方法中的经典MUSIC算法,在MATLAB仿真软件上通过改变阵列结构参数,对麦克风阵列多声源定位进行仿真,判断所选择的参数是否更有利于从空间图谱中读取波达方向,并讨论阵列结构参数的改变对波达方向估计性能的影响。仿真结果表明,合适的麦克风阵列参数的选取有利于获得较高精度的波达方向估计。     

基于视觉、听觉系统的声源水平方位定位

针对空间声源水平方位定位的精度问题,提出了利用基于软域值的小波分析方法对声源信号进行去噪处理.在此基础上,利用机器人的听觉系统对目标声源的水平方位进行粗定位;通过双目立体视觉系统对粗方位进行一定的矫正、补偿,实现方位的精定位.实验证明,提出的由粗到精的定位策略和方法具有较高的定位精度.     

声源类型对头模录音声像定位的影响

分析了声源频率以及类型对头模双耳录音声像定位的影响.采用声学头模录制了不同频率、不同时长、以及不同脉冲持续时间的声源作为实验素材,通过主观听感实验分析对声像定位的影响.结果表明,不同类型的声源在中频段定位效果最好,低频段最差.单频信号的声像定位能力要弱于频谱成分丰富的信号.当声源时长达到0.6s后,声像定位的正确率趋于稳定.实验还讨论了不同类型声源的头中效应的问题.     

子阵位移误差条件下的线阵被动合成孔径方法研究

研究子阵位移误差对被动合成孔径定位结果的影响,通过将各虚拟子阵阵间位移误差作为参数引入阵列模型,提出一种基于子阵位移失配模型的直线阵稀疏贝叶斯目标方位估计方法,可同时估计子阵间位移误差和波达方向.仿真和水池水平阵被动合成孔径实验结果表明,使用子阵位移误差情况下的稀疏贝叶斯目标方位估计方法进行多声源情况下被动合成孔径方位估计,可在一定程度上减小阵列速度失配引起的估计误差.     

一种新型半空域声源定位阵列

空域中声源定位主要利用传声器阵列TDOA技术实现,为了避免阵列自身精度对测量的影响和复杂的计算,提出一种结构简洁、计算便捷的平面十字形传声器阵列模型,并对声源定位的TDOA技术和这一模型在三维空间中的应用进行了分析,给出了定位算法和误差公式,通过实验论证了该阵列模型在构造、计算等方面的优势.所构造的系统虽然在精度等方面有待进一步提高,但其对无源定位的研究方法和所构造阵列较强的实用价值在各类传声器阵列技术领域中有着广泛的应用前景.     

声源定位分离技术在机器人领域的应用

综述了声源定位分离技术在机器人领域研究的现状、关键技术、主要研究问题以及发展趋势。对声音信息的获取、声源定位、声源分离、多传感器信息融合等技术进行了介绍。多声源定位、语音分离、移动声源跟踪和多传感器信息融合技术是机器人听觉感知技术未来发展趋势。     

A Monaural Cue Sound Localizer

We describe the first single microphone sound localization system and its inspiration from theories of human monaural sound localization. Reflections and diffractions caused by the external ear (pinna) allow humans to estimate sound source elevations using only one ear. Our single microphone localization model relies on a specially shaped reflecting structure that serves the role of the pinna. Specially designed analog VLSI circuitry uses echo-time processing to localize the sound. A CMOS integrated circuit has been designed, fabricated, and successfully demonstrated on actual sounds.     

新型多重谐振结构声子晶体隔声特性

提出了一种新型多重谐振结构声子晶体,该声子晶体结构属于局域共振结构,在300~2 500 Hz频率内有2个较宽的完全带隙和1个方向带隙。在带隙频率范围内对应有隔声峰,改变内、外层散射体材料能在不同频率范围内获得隔声峰。为拓宽隔声峰的频率范围,通过将不同散射体材料组成不同单元结构复合,在不同频率范围内发挥出较好的隔声效果。通过有限元法分析了影响结构复合隔声效果的关键因素。研究表明,采用结构复合能有效改善隔声效果,复合方式以结构间设置一层空气作为缓冲介质为最佳。     

激光入射角度对车身用镀锌板焊接性能的影响

为了研究激光入射角变化对车身用镀锌板的焊接性能的影响,首先采用正交试验,通过对焊接件外观形貌分析和进行拉剪试验,得出了激光垂直入射时较理想的焊接参量,然后在该理想参量下进行了不同入射角度下的镀锌板焊接试验,分析了入射角改变对焊接件外观形貌、焊缝截面、焊缝板间连接宽度以及所承受的拉剪载荷的影响。结果表明,激光入射角小于30°时焊缝外观形貌良好,能承受较大的拉剪载荷且拉剪试验均断裂在母材区;焊缝板间连接宽度对抗拉剪载荷有重要影响;板间间隙微小变化对临界入射角值有较大的影响。     

骨导超声听觉感知综述

通过骨导振动,人耳能够产生超声听觉感知,从而颠覆了人耳听不到超声的传统概念。对骨导超声感知研究领域国内外发展历程进行系统介绍,着重分析并探讨了三大研究热点:骨导感知的基本特点、人耳主观感知声以及感知机制的阐明,为后续的研究工作奠定了基础。     

太赫兹雷达细微结构成像仿真与特性分析

太赫兹频段下细微结构导体表面会对电磁散射回波的幅度、相位等产生影响。为分析这一影响,以理想导电体下尺寸可与波长比拟的周期网状结构、击芯铆钉阵列结构为例,研究了不同俯仰角电磁散射在雷达图像中的表现规律。利用卷积逆投影算法,对多角度、多频点的单站散射场回波数据进行成像。从仿真结果可以看出,不同细微结构散射特性存在明显差异。利用距离像分析方法,对不同细微结构成像结果的成因进行了分析,得出图像的不同特征可由相干相消、相干增强与虚影效应3种机理进行解释,表明太赫兹波对细微结构具有独特的刻画能力。     

新型声学结构的吸声特性研究

提出了赫姆霍兹共振吸声结构附加吸声材料的新型吸声结构,在插入长管的赫姆霍兹共振吸声结构表面敷贴吸声材料,对其吸声特性进行了理论分析与仿真计算。结果表明,吸声材料与吸声结构的有机结合显著提高了结构的吸声效果,拓宽了吸声频带宽度。进一步研究了不同吸声材料、吸声结构的不同组合方式等因素对该新型结构吸声特性的影响,结果表明:组合结构、优化材料有助于提高吸声系数、拓宽吸声频带。     

A fast search method of steered response power with small-aperture microphone array for sound source localization

The Steered Response Power （SRP） method works well for sound source localization in noisy and reverberant environment. However, the large computation complexity limits its practical application. In this paper, a fast SRP search method is proposed to reduce the computational complexity using small-aperture microphone array. The proposed method inspired by the SRP spatial spectrum includes two steps： first, the proposed method estimates the azimuth of the sound source roughly and determines whether the sound source is in far field or near field; then, different fine searching operations are performed according to the sound source being in far field or near field. Ex- periments both in simulation environments and real environments have been performed to compare the localization accuracy and computation complexity of the proposed method with those of the conven- tional SRP-PHAT algorithm. The results show that, the proposed method has a comparative accuracy with the conventional SRP algorithm, and achieves a reduction of 93.62% in computation complexity compared to the conventional SRP algorithm.     

Millimeter-wave radar phenomenology of power lines and apolarimetric detection algorithm

The radar phenomenology of high-voltage power lines and cables is studied for examining the feasibility of detecting power lines along the path of a low-flying aircraft using a millimeter-wave radar system. For this purpose, polarimetric backscatter measurements of power line samples of different diameters and strand arrangements were performed over a wide range of incidence angles with very fine increments at 94 GHz. Also, similar polarimetric backscatter measurements were conducted for cylinders of the same radii and lengths as the power line samples for identifying the scattering features caused by the braiding structure of the power lines. In addition, the effects of a thin layer of water and a layer of ice over the power line surface on its polarimetric scattering behavior are studied by repeating the polarimetric backscatter measurements. Based on this phenomenological study, a polarimetric detection algorithm that makes use of the scattering features caused by the braided structure of power lines is proposed. It is shown that the proposed algorithm is capable of detecting power lines in a relatively strong clutter background with a poor signal-to-clutter ratio. The performance of the algorithm is demonstrated experimentally using a rough asphalt surface and a vegetation foliage as sample clutter backgrounds     

非个性化耳机特性补偿的分析

分析了非个性化耳机特性补偿的有效性以及存在的问题。结果表明,在4kHz以下,非个性化补偿是有效的,而4kHz以上,由于由耳廓效应引起的耳机传输特性的个体差异,使得非个性化补偿不但失效而且还在8～10kHz处引入了严重影响听感的频谱峰误差。