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...     

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。      

基于双麦克风的2维平面定位算法

基于麦克风阵列的声源定位技术受到了越来越多的关注。在视频会议、助听器、免提电话系统中,声源定位被用于检测说话人的位置信息来自动调节摄像头,或者形成波束。在各种声源定位方法中,基于到达时间差(time delay of arrival,TDOA)估计的双步定位算法是普遍采用的一种行之有效的方法。Birchfield从能量的角度出发提出了一种基于双耳电平差(interaural level difference,ILD)的双步定位算法,它通过检测多个麦克风对所接收到的信号能量比来确定声源的位置。然而,所有的这些方法如果要确定出声源在二维平面内的位置坐标,都至少需要三个麦克风。针对这一问题,本文提出了一种基于双麦克风的二维平面定位算法,类似于人的双耳定位原理,我们通过同时估计声源到达两个麦克风的能量比和时延信息,来达到定位的目的,而进一步推导出的闭合解可以用于实时地跟踪运动声源。最后的仿真结果证明了这一算法在一般的混响条件下都可以获得好的结果,然而它减小了阵列的尺寸,这对于体积受限的通信设备来说具有极大的吸引力。     

声阵列技术在雷达传动系统异响故障诊断中的应用

声阵列技术通过特定方式排布的声传感器阵列接收声场信号,采用波束形成原理对声场信号进行特殊处理,获取噪声源的幅值、相位、方位等信息,得到声场的空间分布,实现混响环境多个声源的检测与识别。针对某轮轨式大型相控阵雷达天线座滚轮的异响噪声故障,基于声阵列噪声源识别技术,利用平面螺旋声像检测系统对滚轮噪声的辐射声场进行测量,获得了滚轮噪声的频率特性和声场能量分布特征,并通过声场图像和光学视频图像的透明重叠,以云图方式准确直观地呈现了滚轮噪声源的频率、分布位置。研究结果表明:声阵列技术能够快速准确地进行噪声源的诊断和空间定位,为雷达传动系统异响噪声故障的诊断分析提供了有效的工程经验。     

基于传递矩阵修正的近场MUSIC算法研究

针对MUSIC谱估计算法在近场声源定位成像中出现的边沿放大问题,提出了一种阵列传递矩阵修正方法,该方法不考虑近场声压幅值衰减效应.实现了近场条件下的MUSIC算法声源定位成像的应用,并通过仿真与直接波束形成算法、去自谱波束形成算法进行了对比研究,检验了该算法的性能.仿真实验证明采用修正阵列传递矩阵后的MUSIC算法可以实现近场声源定位成像,可作为较近距离和较低频率条件下一种补充定位成像算法.     

基于加权子空间拟合的声源定位与跟踪方法

麦克风阵列声源定位可为复杂环境下的说话人空间位置估计问题提供一种有效的解决方案。该文基于粒子滤波框架,提出了一种加权子空间拟合声源定位与跟踪方法。该方法将窄带子空间拟合算法的代价函数推广至宽带情形,构建了一种适用于宽带语音信号的似然函数,并结合说话人的运动模型估计声源的位置。计算机仿真与实测结果验证了该方法的有效性。     

基于声场HBT干涉的空间定位方法研究

为了实现介质中声源远距离高精度定位的目标,提出了一种基于声场Hanbury Brown-Twiss(HBT)干涉的空间定位方法,建立了HBT干涉目标定位模型,通过仿真验证了HBT干涉空间定位原理的正确性与精度,分析了传感器基阵在不同信噪比下对声源位置的探测效果。仿真分析表明,通过该方法使用6个传感器(两个基阵)在信噪比为0.04的情况下仍可较准确地找到声源的位置。同时还进行了在空气中的定位实验,结果与仿真吻合,验证了HBT定位方法的原理正确性,并实现了对声源级为85 dB,距离为42 m处的定位,定位误差为0.1 m。     

基于球傅里叶变换的声源三维空间定位

声源的空间方位信息是重建听觉环境重要的因素之一.本文研究了球形麦克风阵列(SMA)在声源空间定位的方法.针对球麦克风的设计,提出了一种等距离分布方法.本文从声学原理出发,利用球傅里叶变换将声场变换到波矢-频率(k-ω)域,推导出基于球傅里叶变换的声源定位算法,从而获取其声源方位信息得到各声源的分布情况.声压经虚拟仪器采集后,进行了数值仿真.结果表明,该算法利用球谐波的正交性,可以减少运算量,能获得多声源的准确定位,并且阵列所需的麦克风数量远远小于其他分布.     

基于麦克风阵列的声源定位系统设计与应用

概括声源定位实验原理并设计麦克风阵列进行声源的捕捉,通过多次实验验证,与仿真软件的数据拟合,使得声源定位算法得到进一步提升。系统配备专门的上位机控制软件,当上位机得到各组麦克风阵列收集到的数据后,经Matlab程序估计时延及解析声源位置,通过软件的声源波形图和声源雷达图使得声源的定位更加直观。     

一种基于泛函波束成形的传声器阵列优化方法

本文基于泛函波束成形算法,提出了一种可以用于二三维声源识别的传声器阵列结构优化方法和相应的优化阵列形式.本文的渐开线螺旋臂阵列设计包含4个主要几何参数:传声器数目、阵列孔径、螺旋臂的数目和基圆的大小.通过基于改进的遗传算法的优化,得出两种优化阵列:优化渐开线螺旋阵列和优化随机阵列,目的是减小波束模式的主瓣宽度以提高传声器阵列的分辨率性能.本文的优化过程包括对最优几何参数组合的寻找和对传声器坐标直接优化两个部分,优化关注点在于中低频声源识别的分辨率性能,在对比研究中发现,上述两种优化阵列在二三维声源识别方面都表现出较好的性能.