基于传声器阵列的声源定位

采用基于时延估计(Time Delay Estimation,TDE)的声源定位技术,估计出目标声源到达不同麦克风阵元间的时间差,并结合平面五元十字阵的几何定位模型算法确定了声源位置。针对目前基于传声器阵列声源定位系统定位精度有待进一步提高的问题,提出一种新的定位算法,利用组合传声器阵列阵元相互之间几何位置关系,即通过多个传声器,多方向估计,多个阵列之间综合考虑,确定具有较高精度的声源位置。     

基于LPC残差的语音定位算法设计

本文主要采用TDOA算法,重点研究了基于麦克风阵列的声源定位技术。在对广义互相关时延估计算法分析的基础上,通过引入基于C_0复杂度的端点检测技术、线性预测和IIR平滑滤波,设计了基于线性预测残差的广义互相关算法。本文同时给出了平面四元十字麦克风阵列的设计及定位原理,完成了基于DM368的嵌入式语音定位系统设计。测试结果表明,本文所设计的系统有效改进了时延估计的准确性,提升了噪声环境下的定位性能。     

实时声源定位算法研究与实现

声源定位技术是语音增强、语音识别技术的前提和基础。基于麦克风阵列的声源定位技术已经成为一大研究热点,其广阔的应用前景得到了广泛的关注。本文提出基于变步长标准最小均方差（variable step size least mean square,VLMS）的声源定位算法。该算法利用VLMS算法自适应估计声源到麦克风的脉冲响应系数,进而估计出各麦克风之间时延,并利用几何方法定位声源在3D空间的位置。此外,本文设计了基于Cortex-A8嵌入式平台的声源定位系统,并进行了相应的硬件选型与调试及算法移植工作。实时实验显示,本系统的方案合理有效,能够较好的实现声源定位。     

一种基于麦克风阵列的声源定位算法研究

麦克风阵列声源定位广泛应用于视音频会议系统及枪声定位系统等领域。提出了一种基于最小熵值（ME）的麦克风阵列声源定位新方法,其特点在于利用最小熵值方法对麦克风阵列进行时延估计,并与离散网格方法相结合,对声源进行空间搜索。实验结果表明,在同等混响或噪声条件下,该方法定位优于广义互相关-相位变换方法（GCC-PHAT）。     

基于循环互相关的声源定位提速方法

基于宽带信号时延估计的声源定位系统计算量大、耗时长、内存占用高,在单片机上部署时受到性能限制而不能获得较高的定位精度以及实时性.针对这一问题,研究用于时延估计的广义互相关算法,提出使用循环互相关,配合周期循环的线性调频信号进行声源定位.该声源定位系统减半了互相关所需的运算量,同时减少了占用的内存.通过搭建的麦克风阵列测试平台进行实验,结果表明该算法具有良好的提速效果.     

基于Kinect的声源定位时延获取及算法性能研究

声源定位已广泛地应用于视频会议和语音控制系统中,针对传统的声源定位系统中采集电路采集到的声音信号易受噪音和混响的影响,提出采用运动传感输入设备Kinect中集成的小型线性麦克风阵列采集音频信号,通过Kinect采集四通道音频信号,并应用互相关(CC)、相位变换(PHAT)、最大似然估计(ML)和平均平方差函数(ASDF)等四种时延算法对采集的音频信号进行处理分析,从而获取时延实现声源的定位。另外,从信号-噪音比(SNR)、峰值锐化两个方面分别利用MATLAB仿真和实测实验比较了四种算法的性能。实验结果表明,利用Kinect线性麦克风阵列采集定位能更有效地去除噪声,提高信噪比,并且四种算法中相位变换法拥有尖锐的峰值和较低的信噪比门限,从而能够适用于声源定位中获取精确时延。     

低空目标光纤麦克风阵列无源测向技术

由于武装直升机、巡航导弹等超低空突防目标位于地面雷达探测的盲区,近年来采用声阵列探测受到广泛关注。研究了基于时延估计的低空目标声阵列无源测向理论与算法,设计了基于广义互相关算法的光纤麦克风平面五元十字阵的低空目标无源测向模型,采用光纤麦克风阵列可以保持各通道良好的幅相一致性。推导了五元十字阵目标定位方程,并分析了时延估计误差、有效声速误差以及阵尺寸测量误差等对目标测向精度的影响。最后,对五元十字阵声阵列测向进行仿真,并给出了仿真分析结果。     

闪电声源定位系统研究

所研制的闪电声源定位系统由四元正方形麦克风声阵列、雷声信号传输系统和信号采集、记录与显示设备等部分组成.结合一次地闪雷声实测数据,采用广义互相关时延估计法计算了雷声信号到达不同麦克风的时间差,依据声光差定距法获得了声源点与麦克风阵列的距离,实现了雷电声源点的三维定位和闪电放电通道的三维重构.通过与同步观测到的雷电电磁脉冲场及大气电场进行对比,表明系统的定位效果较好.     

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。     

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。     

一种基于重要抽样的麦克风阵列时延估计

麦克风阵列信号处理已经广泛引用于语音处理、通信等领域。时延的精确估计决定了麦克风阵列声源定位系统的性能。将重要抽样的方法应用到麦克风阵列的时延估计中,可以保证时延估计精确性的前提之下,有效地回避了网格搜索和迭代计算,使结果不依赖于初始值,并且降低了计算的复杂度。仿真实验结果表明,重要抽样时延估计方法在计算量降低一个数量级时,仍保持着与ML网格搜索法相近的性能,更适合麦克风阵列时延的实时估计。     

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。     

麦克风阵列声源定位系统的研究

随着多媒体技术的进一步发展,语音接收和声音信号处理得到了日益广泛的关注和应用,而声源的定位和声源增强是实现语音增强,语音识别的前提和基础.基于麦克风阵列的声源定位技术由于其广泛的应用前景得到了众多学者的关注.单个麦克风接收到的信息量较少,缺少声源定位所需要的信息,而麦克风阵列克服了上述的缺点,利用了各麦克风信号之间信号的相关性对数据进行相关分析和处理从而实现声源的定位.文中阐述了麦克风阵列声源定位的原理,推导计算目标方位角、俯仰角以及距离的计算公式;阐述了硬件系统的组成以及各个部分的作用并通过实验进行了系统的测试,通过对测试数据的分析得出麦克风阵列声源定位系统能够实现声源的快速定位.     

基于传声器阵列的声定位成像系统研究与设计

为了实现对室内声源定位的目的,文中对其中的两个关键技术：时延估计、定位算法做了深入的研究.通过使用高保真监听拾音器、多功能信号采集器MPS010602,以及结合简单的数据采集图形化编程软件LabVIEW,搭建了软硬件设计系统,讨论了五元十字阵列在不同条件下的定位精度.实验应用表明：该系统可以创新性的对多个声源判决定位,并且提高了声阵列定位成像系统在细节上的分辨能力.     

麦克风阵列时延估计的Cramé-Rao界限

麦克风阵列拓扑结构对麦克风阵列语音处理系统具有重要影响。该文针对麦克风阵列语音处理系统的时延估计性能,通过对声源和麦克风空间位置的几何描述,推导出了时延估计的Cramé-Rao界限,分析了麦克风阵列拓扑结构对其时延估计性能的影响,并给出了常见的麦克风阵列拓扑结构时延估计性能的仿真实验。实验结果有效地验证了理论分析所得出的结论。     

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。     

麦克风阵列时延估计的Cramér-Rao界限

 麦克风阵列拓扑结构对麦克风阵列语音处理系统具有重要影响.该文针对麦克风阵列语音处理系统的时延估计性能,通过对声源和麦克风空间位置的几何描述,推导出了时延估计的Cramér-Rao界限,分析了麦克风阵列拓扑结构对其时延估计性能的影响,并给出了常见的麦克风阵列拓扑结构时延估计性能的仿真实验.实验结果有效地验证了理论分析所得出的结论.     

基于声传感器的目标定位系统设计

声传感器阵列声源定位在车载导航、人机接口、声音检测设备、移动机器人、助听器等许多领域有广泛的应用价值。文章介绍基于时延算法的声传感器阵列定位设计。重点分析了基于时延估计的声源定位方法。     

一种近场麦克风阵列幅相误差校准方法

阵列幅相误差会显著降低麦克风阵列的声源定位性能,因此对麦克风阵列的幅度和相位进行良好校准至关重要。文章针对近场麦克风阵列,引入三维多重信号分类（Multiple Signal Classification,MUSIC）近场算法,对基于特征结构的阵列幅度和相位校正方法进行改进。改进后的校正方法不再局限于特定阵列的拓扑结构,可以实现近场校正,具有较高的定位估计精度。     

基于任意麦克风阵列的声源二维DOA估计算法研究

对基于麦克风阵列的声源定位技术进行了研究,分析了基于麦克风阵列的远场信号模型,并结合子空间的方法推导出了声源二维(水平角和俯仰角)DOA估计——2D-MUSIC算法,该算法适用于任意拓扑结构的麦克风阵列。利用MATLAB仿真工具,对几种典型阵列结构进行了对比分析,提出了2种新型的三维麦克风阵列:均匀球面阵和三维均匀直线阵。仿真结果表明,提出的DOA估计算法在二维的均匀圆阵、三维的均匀球面阵和三维均匀直线阵中,均能得到较好的DOA估计效果。