时延估计的声源定位算法及MATLAB实现

概述评价了在机器人、视频会议、大型会议记录中等常用声源定位的时延估计和定位方法,包括广义互相关函数时延估计法、最小方差自适应时延估计法和角度距离定位算法、球形差值定位算法、线性差值法的声源定位方法.利用仿真软件Matlab对各种算法的仿真结果,综合考虑仿真中使用的信号和噪音的互相关性,并结合改进后的相位变换加权函数改进了广义互相关函数时延估计法.结果表明利用改进的广义互相关算法结合球形差值定位技术能够得到更有效、更精确地定位.     

基于分频过零点探测的双耳声源定位

提出一种基于分频过零点探测的双耳声源定位的方法.为了估计ITD,通常方法是利用左右耳瞬间神经发放率的互相关运算求得.可是,这些方法由于涉及互相关运算需要高运算复杂性.而且在噪声多源环境下容易遭受ITD估计的不准确性.在提出的方法中,估计ITD值是通过在采样ITD直方图上加权SNR获得,其SNR估计值是由ITD采样的偏差计算出.因此该方法能提供声源方向的准确估计和噪声鲁棒性.为了证明该方法的有效性,在各种噪声环境下进行了声源定位仿真实验,其结果证实了声源方向估计的准确性和噪声鲁棒性,并且与通常的互相关法相比能够提供显著少的计算复杂性.     

一种矢量信号检测电路设计

根据同频相关原理设计了一种矢量信号检测电路,该电路用模拟电路和数字电路实现了被测正弦信号与同频正弦、余弦函数间的互相关,能够测量出和基准信号同频的信号振幅和相位,并给出了实验测试结果.     

基于声音位置指纹的室内声源定位方法

针对基于模型的声源定位方法在非结构化空间中应用所存在的模型依赖度高、定位精度低等问题,提出一种基于声音位置指纹的定位方法,通过将待定位点处的声源信号空间位置特征与定位数据库中信息进行比较从而完成声源定位.该定位方法包括2个阶段:离线采样阶段,捕获各定位参考点处声源信号并完成位置特征提取,据此特征和参考点位置信息构建定位数据库;在线定位阶段,通过提取待定位点处实时信号特征并和定位数据库中信息进行匹配完成定位.仿真实验结果表明:在麦克风数量较少、环境噪声干扰较大的情况下,该方法具有较小的声源位置估计偏差,定位效果可满足实际应用需求.     

多基阵声测被动定位及定位精度分析

提出了一种多阵声测被动定位方法并给出了其性能分析。该方法采用单个阵估计声源方位和阵与阵间相应传声器时延的方法进行声源定位，充分利用多阵之间信号的相干特性；研究了在不同的阵间信号相干系数下的声源定位及定位精度的克拉美-罗下界。仿真表明：利用阵间相干信息的定位方法，其定位精度明显优于不利用阵间相干信息的方法；既使相干系数很小，也可明显地改善定位精度。     

码间干扰和码元互相关特性对信号的影响

提高信号的单位频带利用率和功率利用率是通信领域的重要研究课题之一.提出了一种基于最优化建模来获取该类信号的方法.应用最小频带外能量辐射准则来建立最优化基带码元信号的泛函数模型,并引入傅里叶级数并通过求解该泛函数的最小值可以得到具有频谱快速滚降特性的基带码元信号.在充分考虑码元间互相关特性基础上,通过对泛函数附加恒包络条件限制,使所得信号具有准恒包络的特性.建立了针对该类信号的正交调制及相干解调方案,计算机仿真结果表明,该方法是可行的.     

螺栓预紧力对单双耳对接结构的影响分析

单双耳对接结构主要由单耳接头、双耳接头和连接螺栓组成,由于其结构简单、容易装配和拆卸,该结构在航空和机械领域均得到了广泛应用.为防止螺栓松动,提高连接的可靠性和稳定性,一般需对螺栓施加预紧力.本文借助Patran/Marc软件的接触分析模块分析螺栓预紧力对单双耳对接结构的影响.计算结果表明如果单耳接头和双耳接头间存在装配间隙,螺栓预紧力会使双耳接头的耳片根部产生装配应力,且改变双耳接头中两个耳片承受的侧向载荷.     

基于相关分析的车内声品质偏好性评价模型

以四种类型轿车在不同档位和不同车速下匀速行驶时副驾驶员耳旁噪声信号采集样本为评价对象,利用成对比较法对车内声品质进行了主观评价试验;分析计算了各噪声信号样本的主要心理声学客观参数,应用双耳声压级频谱合成的方法对左右耳响度进行加权,得出双耳响度与声品质主观评价结果的相关系数比单左耳高出0.107,证明了双耳响度客观评价模型更加接近人的主观评价;通过相关分析和多元回归分析的方法,建立了车内声品质偏好性评价模型,对评价模型研究表明,稳态工况下轿车车内声品质主要受响度和尖锐度两个心理声学参数影响。     

近场波束零陷权声图测量干扰抑制技术

聚焦波束形成声图测量技术是一种近场高精度声被动定位技术.为了抑制近场声图测量过程中干扰声源对待检测声源定位的影响,给出了一种基于近场聚焦波束零陷权的声源干扰抑制方法.经过理论推导分别给出了权在窄带信号情况下和宽带信号情况下的解析形式,该权具有形式简单,计算量小等优点,适合实际工程应用.对权的性能进行了仿真及实验验证,结果表明,该权可以有效地在近场干扰声源位置上形成指向性零点,从而抑制掉干扰声源对声图测量的影响,改善对待探测声源的声图测量效果.     

基于S变换谱重排的宽带DOA估计算法

针对宽带MUSIC声源定位算法在采用短时傅里叶变换时,由于受Heisenberg测不准原理限制,引起窗函数的时间和频率分辨率不能同时达到最优的问题,提出一种基于S变换谱重排的宽带MUSIC声源定位算法。该算法把每一时刻接收的信号进行S变换,利用谱重排方法优化时频谱,并在各个频率通道上使用MUSIC算法进行声源定位。仿真结果表明,该算法在非平稳信号的应用中更具实用性和灵活性。     

核主成分分析法的MIG焊电弧声信号特征选择

以不同焊接状态电弧声信号识别为目的,从MIG焊平板对接射流过渡电弧声信号入手,探寻电弧声产生机理和传播特性.提出电弧声是气体放电的伴生物,是等离子体集体振荡以波形方式传播的结果,也是声源和声道共同作用的产物,其频谱特性主要取决于声道的频率响应.在此基础上,采用线性预测分析技术,提取了表征焊缝熔透状态的10维电弧声信号特...     

近场声源方位和距离联合估计算法

为提高近场麦克风阵列的声源定位精确度,对基于麦克风阵列的声源定位技术进行研究。详细分析了近场信号传播模型,并结合窄带子空间算法,对宽带ISM（Incoherent Signal-Subspace Method）算法进行改进,提出一种近场子空间声源方位和距离联合估计算法。该算法根据短时信号的频率特性,在特定频率上对信号应用子空间算法进行方向距离联合估计并对结果进行叠加,从而得到最终结果。该算法在相关信源和混响条件下均能得到较好的DOA（Direction-of-Arrival）估计效果。计算机仿真验证了算法的有效性。     

基于传声器阵列的机器人声源定位系统

随着计算机技术和信号处理技术的发展,各种具有特殊功能的机器人应用到人们的生产生活中。听觉系统可以弥补机器人视觉系统存在的不足,使机器人在黑暗或有障碍物遮挡的环境中,利用声音信息感知环境中存在的目标,并对其定位,辅助机器人工作,尤其在灾难现场搜救、军事等领域,声源定位系统具有独特的优势。针对机器人声源定位系统进行研究,设计了基于传声器阵列的机器人声源定位系统,采用平面四元传声阵列,利用广义互相关算法,实现对声源的定位,具有较高的实用价值。     

MATLAB加窗滤波在广义互相关时延估计中的应用

针对麦克风阵列广义互相关声源定位方法中,麦克风接收到的人声信号掺杂混响以及噪声,导致算法求解过程中准确性不高的缺点,通过MATLAB分窗滤波的方法,在算法中对实时接收的声音信号进行预处理,针对人声频率进行改进,提升低信噪比状况下估计时延的准确性,完成人声声源定位的目的,并通过仿真实验验证了该方法的有效性.     

时间反转处理用于目标探测研究

为提高工作在浅海的声纳性能，提出了基于时间反转处理的微弱目标信号探测的新方法.利用稳定声场的时反不变性和空间互易性，时间反转处理将接收的信号时反发射回去，使之在目标处聚焦，实现混响抑制、信混比提高，同时根据聚焦点的位置信息获取目标的距离和深度参数.时反处理将“海洋自身”而不是“海洋模型”引入信号处理，具有较好的宽容性，是常规匹配滤波和匹配场处理的进一步发展.在被动时反源定位计算机仿真的基础上，利用实验室波导，构建了一个物理时反实验系统，进行了主动时反探测实验.数值仿真和实验结果表明，时反处理可以对目标进行有效的定位.     

基于KR积的稀疏重构近场源定位

针对声源数多于阵元数的近场信源定位问题,该文提出一种基于Khatri-Rao（KR）积的稀疏重构近场源定位方法。该方法首先假设信号是准平稳的,然后通过KR积得到虚拟阵列结构,增加了阵列的自由度;接着在虚拟阵列结构下对虚拟信号进行稀疏表示,最后通过l₁范数约束得到声源的空间谱估计。仿真表明,此稀疏重构定位方法可以实现信源定位的欠定估计,且性能优于基于KR积的子空间方法。     

分布式声源定位算法实现

为了提高声源目标在三维定位中的精度,建立声源定位三维仿真模型,通过测量声源到各传感器之间的到达时间差,计算出声源到达各传感器的距离差.以泰勒级数展开算法为核心,估计出声源的三维坐标,通过Matlab对均方根误差、声源坐标的估计进行仿真,通过VC＋＋与Matlab进行混合编程实现声源定位仿真系统,实现传感器坐标的串口的实时采集.仿真结果表明所提出的算法具有较高的定位精度,估计位置与声源实际位置偏差不超过3 m.