基于传声器阵列的空间定位系统的研究

运用LabView和Matlab软件实现了基于传声器阵列的声源定位实验,该实验以基于声音到达时间差的定位技术为理论基础。在此基础上,声源的位置在沿着x和y方向上移动,这时四元阵和五元阵的阵列模型都能准确地定位出声源的空间位置,但五元阵的稳定性更强。声源定位技术为实现声源的可视化奠定了基础,同时在军事等领域也有非常重要的应用价值。     

传声器阵列的声源定位研究

对传声器阵列进行了总体概述,研究了基于传声器阵列的声源定位所面临的问题,分析和比较了几类主要的声源定位方法。给出了一种基于时间到达差的声源定位在处于混响环境下时延估计的有效算法并通过实验验证了该算法。     

TDOA中几种时延估计算法的比较

在现有的传声器阵列声源定位方法中,基于声达时间差(TDOA)估计定位法计算量较小,定位精度较高,同时也易于实现实时系统,是目前声源定位法中常用的方法。采用该方法最重要的就是进行时间延迟估计(TDE),其精确性直接影响到定位的准确与否。概括了基于传声器阵列的声达时间差(TDOA)估计定位法中几种时间延迟估计的算法,给出了部分算法的仿真结果,分析了每种算法中存在的优缺点并同时指出了需进一步研究的问题。     

一种用于分布式阵列的球谐波域声源定位方法

本文提出一种适用于任意阵型和阵元指向性的球谐波域声源定位方法,能够在较宽的频域范围内,尤其是低频,提供较高的空间分辨率。水下噪声源的高分辨识别具有重大意义。传统阵列信号处理方法对低频噪声源的精确定位要求阵列具有较大孔径和较多的阵元数,导致系统过于庞大且成本较高。我们基于声场的球谐波表达和变换,采用分布在一定空间区域内的多个阵列估计该区域的球谐波系数矢量,对系数矢量进行信号处理实现声源定位。理论证明了该方法具有理想的空间选择特性。在一种特定的阵元分布下,仿真研究了该算法的方位谱估计性能以及阵元不一致性和位置误差对声源定位性能的影响。仿真结果显示,该算法在低频具有较高的空间分辨率且误差对算法定位性能的影响有限。      

广义互相关时延估计法声源定位研究

文章由广义互相关GCC求时延估计,先估计声音信号传导麦克风各阵元的不同时间差;计算时间差得出麦克风各阵元距声源的距离差,最后采取几何算法与阵列拓扑相的方法确定声源方位。该方法计算量小,易于实现,实际应用性强。     

一种基于四元十字麦克风阵的声源定位算法

实现了一种基于四元十字麦克风阵列的声源定位系统。选取四元十字阵作为麦克风阵列的阵型,推导了基于四元十字麦克风阵列的声源定位算法的公式。针对传统互相关时延估计算法在低信噪比、混响大的环境下鲁棒性较差的问题,系统采用广义互相关算法来进行定位的时延估计,并使用Cortex-A8嵌入式平台实现了鲁棒的声源定位系统。     

基于麦克风阵列的相容时延矢量声源定位方法

时延估计是常用的声源定位方法,传统的算法将定位分为两个步骤,即先估计麦克风阵列中每一对基元的接收信号时延,然后根据这些时延用几何的方法确定声源的位置。在低信噪比下,一对麦克风的时延估计误差较大,导致定位误差较大。相容时延矢量估计算法将两步合为一步,没有逐对估计时延,而是构造一个目标函数,通过搜索得到声源的位置。仿真结果表明,在低信噪比下,只需要较短的数据,该算法仍可得到较高的定位精度。     

基于粒子群优化的宽带同心圆环阵型优化方法

同心圆环传声器阵列广泛应用于声成像阵列系统,能有效地抑制干扰并确定声源位置。在限定阵元数量、阵列最大孔径和最小阵元间距等条件下,提出了一种利用粒子群算法设计宽带低旁瓣同心圆环传声器阵列的方法。该方法通过构造一个反映宽带信号在扫描区域内旁瓣水平的适应度函数,以圆环半径和阵元偏转角作为联合优化参数,基于粒子群优化算法实现了阵型的快速优化求解。仿真实验表明,该方法获得的优化阵型在扫描范围内的整体旁瓣水平低于以最高旁瓣级为适应度函数得到的最优阵型,也低于仅优化圆环半径获得的最优阵型,这说明了该优化方法的可行性和有效性。     

基于传声器阵列的声源定位

概括了利用传声器阵列进行语音声源定位几种方法,同时分析了几种声达时间延迟的相关算法,并给出了几种搜索算法,给出了基于互功率谱相位加权延迟估计的声源定位实验结果。     

麦克风阵列声源定位研究与ARM实现

以EasyARM2100实验板为硬件平台,设计了一个可以在二维平面内对声源进行实时定位的实验系统。系统软件部分采用了基于到达时延估计双步定位法,并使用二次相关时延估计法和三元阵几何定位法分别对时延和声源的位置进行估计。通过在系统上的大量试验测试,表明系统硬件性能良好,软件定位算法实现简单,运算量小,精度较高,有较强的抗混响和抗噪声能力,可用在实时定位系统中。