基于正四面体阵列的声源定位算法及误差分析

研究麦克风阵列的声源定位问题,由于在语音通信中,声源和传播环境复杂,造成定位精度不高.为解决上述问题,结合声阵列在机器人系统中的应用,提出用正四面体阵列来对目标声源进行定位,利用时间差的定位方法,推导了方向角、仰角、距离的计算公式和由于时间误差引起定位误差的公式,并对结果进行了仿真分析,结果表明,正四面体阵列与平面阵列相比取得了较好的效果,不但提高了精度还降低了声阵列的盲区,尤其是在定距方面,克服了平面阵列随着距离的增大而定距误差变的很大的缺点,实现远距离定位.     

基于粒子滤波的声源定位方法

针对噪声与混响环境下的声源定位问题,采用了一种基于粒子滤波的麦克风阵列的声源定位方法。在粒子滤波框架下,将到达麦克风的语音信号作为观测信息,通过计算麦克风阵列波束形成器的输出能量来构建似然函数。实验结果表明,方法提高了声源定位系统的抗噪声与抗混响能力,即使在低信噪比强混响的环境下也能获得较高的定位精度。     

基于粒子滤波的麦克风阵列声源定位方法

针对噪声与混响环境下的声源定位问题,本文采用了一种基于粒子滤波的麦克风对的声源定位方法。该方法在粒子滤波框架下,将到达麦克风对的时间差作为观测信息,通过计算麦克风对的广义互相关函数(GCCF)来构建似然函数。实验结果表明,本文所采用的方法提高了声源定位系统的抗噪声与抗混响能力,即使在低信噪比强混响的环境下也能获得较高的定位精度。     

基于误差加权的三维双曲线定位算法

为了减小三维空间中对未知节点定位的误差,提高三维DV-Hop算法的定位精度,提出一种基于误差加权和三维双曲线定位的三维DV-Hop改进算法.改进算法首先采用误差加权的方法处理未知节点的平均每跳距离,然后分类选择未知节点与锚节点之间的跳段距离,最后将二维双曲线法扩展到三维空间计算未知节点的坐标.仿真实验结果表明,改进算法在三维WSN环境中可以对未知节点进行有效的定位,平均定位误差和定位精度显著优于三维DV-Hop算法,相较于对比文献也有一定的提升,并且锚节点密度和通信半径对平均定位误差和定位精度的影响较小.     

基于传声器阵列的声源定位算法与误差分析

基于传声器阵列和互相关算法的时间延迟技术对声源进行定位,互相关算法对宽频带信号（扫频信号）定位比较准确,对窄带信号（风琴信号）定位不显著,分析了影响声源定位精度的因素,并改进声源定位系统.通过实验验证了影响风琴信号声源定位的因素,实现了风琴信号的声源定位,并在NI CompactRIO系统上开发了一个实时声源定位系统.     

基于麦克风阵列的实时声源定位

由于噪音和多路的存在,声源定位总是很难达到一个很高的精度.针对这个问题提出了一个在智能教室环境下使用麦克风阵列对声源位置进行实时估计的算法,该算法分为三个阶段--去除噪音、延时估计和空间定位,即首先通过一个滤波器来对语音信号中噪音进行预处理,然后通过一个改进的GCC-PHAT算法来对多路语音信号的时延进行估计,最后通过构建几何关系来估计声源的位置.实验结果表明,在有一定噪音的自然教室环境下,算法的平均定位精度能够控制在5cm以内,具有很强的应用性.     

声源定位中波达角一致性检测方法

针对混响条件下声源定位的帧选取策略问题,提出了一种波达角一致性检测方法.该方法充分利用了传声器阵列的空域信息和每个传声器的时频域信息,能够检测出受混响影响较小的信号帧,进而提高声源定位算法的性能.实验结果表明,在一般会议室场景(混响时间大于300 ms)下,与传统基于信噪比和能量的帧选取方法相比,该方法在抗混响方面具有优势.     

基于麦克风阵列的声源定位算法研究

在基于时延估计的声源定位系统中,由于定位算法分为两个阶段:时延估计和定位,时延估计阶段的误差会在定位阶段被放大,导致声源定位的成功率和精度较低。从原始信号去噪,时延值插值和定位算法三方面入手,提高声源定位的精度。结合自行设计的四元十字麦克风阵列,给出一种新的时延值筛选算法,实现了一个室内声源定位系统。实验结果表明,在二维定位场景中,该系统对声源方位角的估计成功率超过70%,平均误差小于5°;该系统对声源距离估计的成功率和精度与声源方位角有关,当声源方位与X、Y轴的夹角不超过15°且声源距离不超过2.5 m时,声源距离估计的成功率能达到50%以上。     

浅谈基于时延估计算法的声源定位技术

声源定位算法的关键是在不同的收集时间延迟估计在阵元阵列的声信号.在时延估计算法中有两个重要的概念.即时间延迟和时间延迟估计.时间延迟估计是指使用信号处理和参数估计方法的原理以及声源信号的时延估计来进行测定,以确定声源信号的空间距离,空间定位和运行速度等相关参数.     

基于分布式麦克风阵列的声源定位算法

为了提高相位变换加权的可控响应功率SRP-PHAT(Steered Response Power-Phase Transform)声源定位算法的性能,提出一种基于分布式麦克风阵列的改进算法。根据分布式麦克风阵列的特点,使用麦克风对接收信号的广义互相关GCC-PHAT(Generalized Cross-Correlation with Phase Transform weighting)函数的最大值来评价接收信号的质量。在传统SRP-PHAT算法的基础上,以该最大值为权重乘以每对麦克风接收信号的GCC-PHAT函数。该算法质量较高的麦克风对接收信号赋予了较大的权重,因而能提高定位性能。仿真结果表明,在信噪比低于10 dB,混响时间大于300 ms的条件下,改进算法的定位成功率比传统算法提高了2%~4%。     

一种基于加权处理和误差修正的DV-Hop定位算法研究

针对传统的DV-Hop算法在定位过程中出现的容易引起误差的问题,提出了一种综合考虑所有信标节点的平均跳距并引入权值修正,将信标节点当作未知节点计算误差进而优化精度的距离估计算法,使网络平均跳距和节点位置估计值更加准确。通过相关仿真实验表明:改进算法优化了原算法的定位精度和定位稳定性,达到了预期目标。     

基于FPGA的实时声源定位

提出了利用2个麦克风基于FPGA的声源定位的方法.具体通过基于相位变换改进的互相关方法成功在低信噪比(10 dB)的噪声环境下完成声源定位.利用同样的算法和硬件结构,可以在1片FPGA芯片上实现5组并行的时域处理的系统,而且每个麦克风的功耗只有77 mW～108 mW.     

基于保留部分频域镜像分量的声源定位算法

针对传统的SRP-PHAT(Steered Response Power with Phase Transform)声源定位算法容易受噪声影响而导致定位性能降低的问题,提出一种频域补零且保留部分镜像分量的改进算法。该算法首先通过傅里叶变换将接收信号变换到频域,然后在高频端补零至20倍帧长,同时保留部分镜像分量。在此基础上计算麦克风对接收信号的互功率谱密度函数,作傅里叶逆变换得到相位变换加权的广义互相关(GCC-PHAT)函数。保留的镜像分量拓宽了信号频域,使GCC-PHAT函数的峰更为尖锐,累加后得到的SRPPHAT函数的空间谱峰也就更加尖锐,从而提高定位性能。实验表明,相比于传统算法,改进算法能显著提高定位成功率。     

基于TDOA声源定位算法的激光武器狙击手攻击系统设计

针对现代战场中对狙击手实现快速打击的需求,本文设计了一种基于TDOA声源定位算法的激光武器狙击手攻击系统,该系统以STM32单片机为主控制器,以驻极体麦克风为声音检测传感器,利用TDOA算法实现音源的坐标测量。为了提高测量速度,本文采用查表法代替传统的最小二乘拟合的方法求解非线性方程组,使得.整机可以采用单片机作为核心处理器,降低了系统的功耗和体积。最后,本文通过实验测量所设计的枪声定位系统,距离测量误差小于±01m,角度测量误差小于±1°,测量时间不超过2s。此外,本系统可以用激光指示出声源所在位置,模拟使用激光武器打击目标。     

基于声压幅度比的声源定位

该文提出一种使用声压幅度比进行声源定位的方法。该方法从接收阵列各拾音器所接收之电压信号的幅度与相应拾音器到待测声源的距离两者之间存在的关系出发,给出了以声压幅度比为参量的约束条件的表达式,建立了利用这些约束条件进行声源定位的算法。为了验证方法的有效性,进行了计算机仿真实验。结果表明本文提出的定位方法简单、快捷,具有较高的定位精度。     

加权质心定位误差的反向修正法

研究了距离因子g对加权质心定位算法(WCL)定位精度的影响,提出了全局最优g的选取方法.然后研究了未知节点自身位置对WCL算法定位精度的影响,并提出了一种基于估计位置和误差之间关系的反向(EB)修正法.仿真结果表明,全局最优g可以使质心附近区域的定位精度得到显著提高,但不能解决远离质心区域定位精度较差的问题,而EB修正法则可在保持质心附近区域定位精度的同时有效提高远离质心区域的定位精度.     

改进的基于能量的声源定位算法

为提高基于能量的两步加权最小二乘声源定位算法（two‐step WLS）的定位精度,提出一种改进算法。通过引入广义矩阵,将有噪数据中的噪声项分离出来作为约束条件,将加权最小二乘问题转化为带约束条件的最小化代价函数的求解问题,采用拉格朗日乘子法求得代数解。仿真结果表明,该算法在噪声较小时,逼近CRLB （Cramer‐Rao lower bound）下限;高噪声时,相对two‐step WLS算法,提高了定位精度,提高了突然偏离CRLB的噪声阈值,是一种高效可行的定位算法。     

近场相干声源三维定位MUSIC算法

近场环境下传统多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法无法对相干声源进行三维位置估计,针对该问题论文提出了一种近场相干声源三维定位算法.首先建立了近场球面波信号接收模型,其次结合空间平滑算法和修正MUSIC算法将矩形阵列分割成数个子阵列,对其协方差矩阵和求复共轭并左右...     

基于麦克风阵列的声源定位系统设计

从系统的角度对真实声场环境下基于到达时间差的声源定位算法进行了研究,搭建了基于麦克风阵列的声源定位系统,将LabVIEW应用于声源定位软件的开发,方便地完成信号的采集与处理,运用广义互相关函数法进行时延估计,结合平面四元十字阵模型建立方程组实现定位。该系统人机界面友好,具有较强的数据分析和处理能力,能及时跟踪声源的位置变化。