声场可视化系统中声像阵列空间关系标定研究

在声场可视化系统中,摄像机与传声器阵列的空间位置及角度的关系不准确将导致声源定位出现误差。而目前对于声场可视化系统中的声像阵列空间关系的研究较少,缺少对声像阵列空间关系的简单有效的标定方法。因此,提出了一种可计算任意位置与姿态的摄像机与传声器阵列之间空间关系的标定方法,可有效消除由传声器阵列与相机的空间关系不匹配导致的声源定位误差。通过对已知声源在多个空间位置的声源定位误差进行最小化处理,利用分步迭代计算的方法,分别计算出摄像机与传声器阵列的空间位置与角度,最终得到声像阵列之间真实的空间位置与角度关系。仿真与实际实验均表明本方法可对任意位置与姿态的摄像机与传声器阵列的空间关系进行准确标定,能有效提高声场可视化系统的声源定位精度。提出的声像阵列空间关系标定方法可应用于各种声场可视化系统中,对提高声场可视化系统的声源定位准确度有着积极的意义。     

基于TDOA多声源定位的虚假声源消除方法

基于到达时差(time difference of arrival,简称TDOA)的多声源定位方法难以将麦克风获得的TDOA值与真实声源进行有效的关联。针对此问题,提出了一种基于TDOA的多声源空间定位方法。利用互相关算法估计声源的TDOA值,并基于Chan算法求解多目标声源的空间位置。为消除虚假声源,将阵列麦克风分为定位和校验两组子阵列,并构建阵列分组定位校验模型。定位麦克风用于所有可能声源的定位。校验麦克风用于虚假声源的消除,并获得多声源的初始位置。根据初始真实声源位置,构建全阵列TDOA序列校验模型,并获得最终真实声源位置。搭建了仿真及实验平台,对提出的方法进行验证。仿真及实验结果表明,提出的方法有效地消除了基于TDOA多声源定位的虚假声源,并能充分利用阵列麦克风数量来提升多声源定位精度。     

传声器阵列定位精度影响因素分析研究

设计了矩形和圆形两种阵列形式,从阵列构型、基线、声源与阵列中心位置等几个方面进行传声器阵列定位精度影响因素分析,为传声器阵列设计定型以及基于声源的飞机结构损伤定位系统开发奠定基础。结果表明,在基线长度和阵元数量相等的情况下,矩形阵列的定位精度要优于圆形阵列;阵列基线长度越大,定位精度越高;当声源垂直于阵列面时,定位精度最高,声源越偏离阵列面,定位精度越低;在同样的阵列结构和时延估计误差下,声源与传声器阵列中心之间的距离越大,定位的绝对误差就越大;时延估计的误差越小,定位精度越高;对于飞机结构强度试验,应采用多传声器阵列的布设方式,提高声源定位精度。     

改进的自适应特征值分解声源定位算法研究

麦克风阵列室内声源定位,常用声达时间差定位技术.本文针对估计时延的自适应特征值分解算法收敛速度慢,时延估计精度较差,麦克风较多等问题,提出一种改进的自适应特征值分解时延估计算法,采用单源多元混响模型,将混响效应描述为室内冲激响应滤波器对信号的滤波过程,估计不同阵元的冲激响应抑制混响,根据冲激响应峰值计算时延.通过引入最小均方牛顿算法,加快了AED算法的收敛速度.给出了对声源进行三维定位的三麦克风阵列结构,实际测试结果表明,改进算法与三麦克风阵列的定位方法对声源的定位更加准确.     

麦克风阵列幅相误差校准的最小二乘系统辨识研究

阵列幅相误差显著降低了麦克风阵列的声源定位算法性能,研究了一种麦克风阵列幅相误差有源宽带近场校准方法。该方法采用一个校准源,线性正弦扫频信号作为激励信号,它先对阵列接受到的信号进行幅值和相位补偿,以阵列中的一个阵元作为参考阵元,把参考阵元与待校准阵元当作单输入单输出线性系统,然后通过递推最小二乘(RLS)系统辨识算法获得用于通道校准的FIR滤波器。用三维声强探头阵列进行校准和声源定位实验,验证了所提出的校准方法实用有效。     

基于麦克风阵列的双波束近场定位及语音分离

提出了一种新的基于麦克风阵列的近场声源定位和语音分离算法,它结合双波束二维定位和近场最小方差波束形成技术在阵列近场范围内实现声源定位和语音分离.使用双波束进行二维定位能解决2D-Music运算量过大和实现困难的问题.在双波束二维定位的基础上,使用基于麦克风阵列近场模型的最小方差波束形成技术进行语音分离,它比常规最小方差波束形成技术更适用于近场内的语音分离.最后,仿真结果验证了该算法的正确性和可行性.     

基于听觉仿生和压缩感知的助听器声源定位方法

在声源定位方面,由于麦克风阵列利于评估麦克风对间的声源定位参数,因此其性能比单麦克风优越.但是当麦克风对间距过小时,获得足够的定位参数信息变得非常困难.针对这个问题,在研究奥米亚棕蝇听觉系统定位机制的基础上,提出采用差分微麦克风信号构建包含声源信息的信号模型.同时为了减低计算量,采用多通道联合压缩感知(compressed sensing,CS)进行声源采样.根据构建的CS模型,采用自适应次梯度投影算法重构包含声源信息向量,通过评估重构信号的能量峰值获得声源位置.理论分析和仿真结果表明,该方法同其他声源定位算法相比,具有定位精度高、抗噪声鲁棒性强,计算量小等优点.     

基于特定频率声源的实时定位系统研究

针对具有特定频率的声源进行实时定位研究,根据声源特点,为提高定位实时性,采用三维空间降维处理和麦克风传感器阵列L型分布方式来简化声源模型,并采用时延估计方法(Time Delay Estimation,TDE)进行实时声源定位。给出几何公式求解法和基于LabVIEW的查表逼近法两种方案,进行了理论分析和方案对比,最后在飞思卡尔公司的MC9S12XS128微处理器为控制核心的硬件实验平台上进行定位精度和实时性对比实验,验证了两种方案的有效性。     

一种嵌入式远场麦克风阵列声源定位系统设计与实现

研究了一种采用均匀线阵列麦克风接收语音信号的低功耗嵌入式声源定位系统以及一种基于改进时间差估算法进行声源定位的算法,使得微型麦克风阵列在嵌入式设备中的噪声处理能力和定位精度大大提高,可以广泛应用于智能化小型设备中,实现了技术的实用化。     

基于四元传声器阵列的声源全方位定位算法

为了准确定位声源所在空间位置,解决声源方位计算产生盲区问题,在分析方位估计算法基础上,建立四元传声器阵列模型,将各阵元间的相对位置关系转化为三维坐标,提出了一种声源全方位定位算法。将声源所在位置划分为4种情况进行研究,利用声源传播到各阵元时延值,对声源所在方位进行反演,得到声源坐标和角度。对定位性能进行分析,实验结果表明,该算法能有效对声源进行定位,坐标和水平偏角误差率约为5%,仰角误差率约为10%,具有较好的定位效果。