基于子带可控响应功率的多声源定位方法

为了提高多个说话人情况下麦克风阵列的定位性能,提出基于子带可控响应功率的多声源定位算法。该算法将语音信号频域分为7个子带,在每个子带计算相位变换加权的可控响应功率函数,在声源空间搜索其最大值得到声源位置的初始估计。根据语音信号频率的稀疏性,这些初始估计包含多个声源的位置,运用会聚聚类算法得到最终的声源位置估计。仿真和实验表明,在有2个说话人,10 dB信噪比,较强混响的条件下,该算法比传统算法的定位正确率提高了约4%,额外率降低了约7%。     

基于声源阵列的空间麦克风定位方法研究

针对当前麦克风位置估计方法出现较少且只对平面的麦克风阵列进行位置估计的问题,提出了一种基于声源阵列的空间麦克风定位方法。该方法将四个声源按照正四面体形式排列,在利用其对称性保证定位全向性的同时,根据时延估计的测距方法计算麦克风与各个声源之间的距离,之后根据几何关系确定麦克风位置坐标,实现在线的基于声源阵列的空间麦克风位置估计。通过进行MATLAB仿真实验,验证了该方法的可行性和有效性。     

卫星导航多干扰源直接定位方法

卫星导航信号到达地面时非常微弱,容易受到各种干扰,给用户带来一定的影响;针对此种情况,面向卫星导航系统多干扰源定位场景,传统两步定位算法受参数估计精度影响较大, DPD_MVDR算法虽然改进了MUSIC算法需要估计目标数这一缺点,但由于使用固定网格分辨率,定位精度与计算复杂度二者无法兼得;针对上述问题,提出一种改进DPD_MVDR的直接定位方法,在直接定位这一关键技术上运用自适应网格细化,其最大优势在于只对干扰源位置附近的网格实现多级细化,能很好地兼顾定位精度与计算复杂度,避免了传统穷举搜索带来的巨大计算复杂度。首先使用DPD_MVDR算法在粗网格下进行位置初始估计,然后在估计位置处进行迭代自适应网格细化,在降低计算复杂度的同时,提高定位精度。仿真表明,改进算法在100 m网格分辨率下计算复杂度明显降低且较DPD_MVDR算法定位精度得到明显提高;适用于对定位精度和定位实时性均有一定要求的场景。     

基于麦克风阵列的室内三维声源定位优化算法

针对基于相位变换加权的可控响应功率(Steered Response Power-PHAse Transform,SRP-PHAT)定位算法精度高但实时性差的问题,本文引入基于到达时间差(Time Difference Of Arrival,TDOA)的定位算法以提高实时性,提出一种基于TDOA和搜索空间聚类(Search Space Clustering,SSC)优化的SRP-PHAT的组合算法?搜索空间收缩聚类算法.该算法先利用TDOA定位算法经过离群值校正后得到声源在方向角和径向距离上的估计范围,之后根据估计声源范围进行搜索区域收缩,最后利用SRP-PHAT-SSC算法在收缩区域内进行细粒度(5 cm)的空间搜索计算,得到估计声源的三维坐标.本文采用五元麦克风阵列,利用虚源法模拟室内声场,通过Matlab对声源进行了三维定位仿真.实验结果表明,改进后的算法与基于SRP-PHAT的全网格搜索(Full Grid Search,FGS)算法和SSC算法相比,在三维定位上的实时性和鲁棒性都得到了提高.     

基于短基线传感器网络的远场声源TDoA定位组合算法

针对远场声源定位问题,提出到达时间差(TDoA)定位的短基线传感器网络方案.通常有一类定位算法无需估计初始点,而另一类算法则依赖初始估计值,提出将这2类方法相结合,设计出几种组合定位算法.主要思想是扬长避短,由第1类定位算法实现粗定位和输出初始估计位置,将其作为初始点输入给定位精度高和依赖初始值的第2类算法.提出利用蒙特卡洛法和简化的几何配置案例,计算定位算法的概率误差圆,论证了这种性能评估准则的可行性.通过对组合算法的概率误差圆进行数值分析,得出球形插值法与最小二乘方程差法的有机组合具有最优性能的结论,并分析了这种组合算法的盒图特性.根据不同的距离和声程差标准偏差进行模拟,以及采用野外真实场景下获得的声源数据进行试验,验证了结论.     

机器人听觉系统中指纹定位改进方法

针对传统指纹定位方法中高定位精度依赖于高参考点密度、计算复杂度高的问题,提出了一种改进的声音位置指纹定位方法。基于声音位置的聚类算法首先被用来构建位置指纹数据库,从而降低在线搜索数据库的计算成本,同时线性插值方法被采用在选定聚类内生成虚拟参考点来更新数据库,最后,目标位置由声源与虚拟参考点的指纹相似度计算得出。实验结果表明,该方法能有效提高低参考点密度下的系统定位精度,同时算法复杂度低。     

群集智能算法在WSN节点定位中的应用

为提高无线传感器网络(WSN)的节点定位的估计精度,提出基于自由搜索优化的智能估计定位算法。自由搜索是一种新的群集智能算法,应用于函数优化。该算法计算量少、收敛速度高、程序实现简洁、需要调整的参数少。利用智能优化算法将参数估计问题转化为非线性函数的优化问题。仿真实验结果显示,与最小二乘估计定位算法相比,新算法的定位精度有所提高。     

压缩感知下的自适应声源定位估计

声源定位是一个应用非常广泛的研究课题。针对阵列定位精度不高的问题,提出一种基于压缩感知的声源定位算法。通过构建冗余字典,该算法将网络中的多个未知源节点的位置作为一个系数向量,然后采用稀疏贝叶斯学习算法估计声源位置。为了增快算法的运行速度,提出一种有效的多分辨率字典构建方法,并迭代地减小定位空间,提高定位精度。实验结果显示,基于压缩感知的声源定位算法可以改善多源节点的定位能力,且有效地减少所需的传感器节点。此外,与基于子空间的算法比较显示,该算法的性能更优越。     

基于正四棱锥结构的机器人声源定位系统研究

声源定位成为机器人智能研究的重要方向。针对当前声源定位精度不理想、实时性不佳等问题,提出了一种正四棱锥麦克风阵列声源定位结构。采用时间延迟估计的声源定位方法,并提出时延值的快速搜索策略;推导了该结构的基于信号时延的时空映射关系,建立了声源目标位置的几何计算模型,并依据正四棱锥结构特点及冗余的时延值对值域划分,缩小求解范围,运用迭代算法得到声源的位置坐标,并通过双重筛选机制剔除错误的定位结果。实验结果证明了该结构及定位算法在提高系统定位精度和实时性能的有效性,能满足机器人应用中对声源定位的需求。     

基于梯度追踪的压缩感知超宽带通信信道估计

针对现有压缩感知超宽带信道估计方法运算复杂度较高的问题,提出了基于梯度追踪算法的压缩感知超宽带信道估计方法.将超宽带信道估计转化为压缩感知的重构问题,并使用梯度追踪算法进行重构得到信道估计值,最终实现信息解调.梯度追踪算法通过每步计算目标函数的负梯度方向和搜索步长,使目标函数沿负梯度方向以此步长搜索得到每步重构值的最优解,从而避免了正交匹配追踪算法中高维度最小二乘运算以及基追踪算法中求解凸优化问题所导致的运算复杂度高的缺点.仿真结果表明该方法相对于正交匹配追踪算法和基追踪算法能够降低运算复杂度,提高运算速度,同时依然能够保证估计效果.     

基于七元传声器阵列的声源定位算法及性能分析

为了准确定位声源所在空间位置,提高声源定位性能,在分析方位估计算法的基础上,建立七元传声器阵列模型,提出一种声源定位算法。根据阵元间的矢量关系,推导出声源方位计算公式,实现声源定位。利用阵列参数,水平偏角、仰角和声源到阵元中心距离,与定位性能关系,对测距测向精度进行分析。结果表明,该算法声源坐标误差为1.0%,方位角误差为0.5%,具有较好的定位效果。     

基于能量衰减的增量式声源跟踪算法研究

声源定位属于典型的被动定位,基于声源定位与跟踪在实际中具有广泛的应用。文中利用声音随距离的能量衰减模型,提出了最小二乘的增量式声源跟踪算法形式,并在二维空间分别给出了声源的定位,位置式及增量式声源跟踪算法的实验结果。位置式及增量式声源跟踪算法是跟踪算法的两种表现形式,实际中可根据跟踪算法的复杂度和具体的控制对象进行选择。由于只需计算声源移动增量,与传统的位置式算法相比,增量式声源位置跟踪算法具有控制器调整方便、容错性强等特点。     

刚性球上均匀圆阵声源方位角估计算法仿真

为了研究环绕在刚性球上均匀圆阵声源方位角估计问题.以环绕在刚性球上的均匀圆阵为阵列模型,分析了刚性球体对圆阵响应的影响,在球坐标系下对声场分解所得到的特征波束空间,利用EB-ESPRIT算法和EB-Unitary-ESPRIT算法实现了声源方位角估计.计算机仿真表明,在独立声源条件下,两种算法均能较好地估计出空间多个声源的方位角,并且EB-Unitary-ESPRIT算法计算量小,估计精度高.另外具有解相关声源的能力.     

声矢量阵方位估计算法及其改进

关于水下声纳系统优化问题,由于声纳在水下经多路径传播和海水噪声,影响水听器定位效果。针对最小方差无失真响应(MVDR)算法的方位估计精度低和不能分辨相干声源的缺点,为提高DOA估计效率,提出了一种基于四元数模型的MVDR算法。将单个二维矢量水听器的输出表示为四元数,建立了四元数域MVDR算法的方位估计公式,并根据多重信号分类法的思想对四元数域MVDR算法进行了改进。四元数域MVDR算法和改进算法减少了的内存需求和计算复杂度。仿真结果表明,提高了方位估计精度和对相干声源的分辨能力,并证明了算法的有效性,对水下声纳方位估计具有一定的工程应用价值。     

基于无线传感器网络的自适应声源定位算法

基于声源能量的无线传感器网络（ WSNs）最大似然定位算法抗噪声干扰能力强,定位精度高,同时适用于多个目标定位,但是计算量大,不适用于实时定位。针对现有算法的缺点,提出了一种基于自适应迭代的最大似然定位算法。该算法将代价函数作为目标函数,在给定的梯度误差范围内自适应地搜索目标位置。为了提高算法的收敛速度和定位精度,提出了基于Sigmoid函数的变步长的搜索算法。仿真实验结果表明：与最大似然定位算法相比,自适应迭代算法运算量小,定位精度高,能满足对目标定位精度和速度要求较高的场合,具有一定的实际应用意义。     

基于模式空间算法的声源二维DOA估计

针对传统高分辨率谱估计法估计远场声源波达方向（direction of arrival, DOA）时计算量大、对相干信号估计失准的问题,本文提出一种改进的基于圆形麦克风阵列和四阶累积量的声源二维DOA估计算法。该算法结合了圆阵定位无死角的优势和矩阵虚拟扩展获得更多声源定位信息的长处。首先利用模式空间变换将均匀圆形阵列（UCA）虚拟化成2K+1个均匀线性阵列（ULA）,并应用空间平滑技术将虚拟线性阵列划分成L个子阵;接着利用四阶累积构造方法提取有效阵元信息并去掉冗余数据,通过重构矩阵得到新的接收数据;最后通过Music-like算法搜索谱峰获得声源信号的方位角和俯仰角。仿真结果表明,在信噪比较低时,相比传统的高分辨谱估计算法,本文算法可实现对远场相干信号的高精度估计;同时本文算法也具有更低的均方根误差性能,且能有效减少运行时间。     

WSN节点的粒计算网格化定位算法

接收信号强度作为一种低功率廉价的测距方式而用于估计无线传感器网络的节点位置,但定位精度会受到时空传播介质的影响,构造快速算法是解决该问题的主要方法之一。对定位区域网格化,提出了基于粒计算的快速网格化定位算法。将定位问题转化为分类问题,利用粒计算分类算法,得到定位参数,估计未知节点的位置。实验结果表明与支持向量机定位相比粒计算网格化定位算法降低了定位误差和时间。     

多方法协作免疫进化算法研究

为提高免疫进化算法的全局寻优能力并降低计算复杂度,提出了多方法协作免疫进化算法。对免疫进化算法进行了改进。考虑抗体个体差异性,将抗体种群划分为精英、普通和劣等子群,对其分别执行高斯变异、均匀变异和消亡更新等差别化操作,增强了算法全局搜索能力。模式搜索法的探测和模式移动策略由单步交替改为贪婪下降,加快了算法收敛速度。将模式搜索法作为局部搜索工具嵌入免疫进化流程,同时采用免疫进化信息指导模式搜索法的初始点和参数设置,实现多方法协作优化。采用经典测试函数和某星载电子设备布局优化问题对算法进行了测试,测试结果表明算法寻优能力和收敛速度优于免疫进化算法,计算复杂度有显著下降。     

基于H.264的多参考帧运动估计快速算法

H.264/AVC中引入多参考帧运动补偿来提高视频编码性能,由此产生的多参考帧运动估计(MRF-ME)却带来了巨大的运算代价。为提高编码速度,降低计算复杂度,提出一种基于空间域相关性的运动估计算法——缩小的菱形算法(DDS)。先运用前向主矢量选择法不断修正预测运动矢量,再根据最佳参考帧位置的统计特性对不同参考帧使用不用模板进行搜索。实验结果表明,与H.264参考模型JM10.2相比,该算法保持了较好的图像质量且码率变化很小,运动搜索点数平均减少接近80%,并能有效地降低编码器复杂度。     

基于双麦克风的室内语音分离与声源定位系统

为了探究利用两个麦克风进行多声源分离和二维平面定位的可能性,提出了一种基于双麦克风的室内语音分离与声源定位系统。该系统根据麦克风采集的信号,建立了双麦克风时延-衰减模型,然后利用DUET算法估计了模型的时延-衰减参数,并绘制了参数直方图。在语音分离阶段,建立了二进制时频掩膜（BTFM）,根据参数直方图,结合二值掩蔽的方法对混合语音进行了分离;在声源定位阶段,通过推导模型衰减参数与信号能量比之间的关系,得到了确定声源位置的数学方程组。利用Roomsimove工具箱模拟室内声学环境,通过Matlab仿真和几何坐标计算,在对多个声源目标分离的同时完成了二维平面中的定位。实验结果表明,该系统对多个声源信号的定位误差均在2%以下,有助于小型系统的研究和开发。