基于声学脉冲响应的室内建图算法研究

由于室内环境下噪声及混响干扰造成声学脉冲响应(Acoustic Impulse Response,AIR)的波达时间(Time of Arrival,TOA)模糊,导致现有室内空间几何建图技术存在计算复杂等缺点,提出一种基于AIR可信度判断与霍夫变换结合的定位和建图一步完成的方法。该方法基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)迭代估计声源位置并计算准确的TOA,随后基于声收发设备与一阶反射TOA关于反射面的椭圆约束关系,结合可信度判断与霍夫变换,筛选可信低阶TOA以实现室内反射面的二维位置估计。蒙特卡洛仿真结果表明,在混响时间T60为0.1347 s、AIR误差标准差为22.7×10^-3 ms、大小为10 m×8 m×4 m复杂室内环境下,墙面定位平均距离误差为10.1 cm,平均角度误差为2.7958°。在大小为5.26 m×3.5 m×3.35 m的真实房间中,该方法可以实现声源与墙体位置的同时定位,完成规则盒型房间的二维地图重构,且墙面定位平均距离误差为2.6 cm,平均角度误差为2.17°。