基于MSP430的声音定位系统的设计

声源定位在当今日益智能化的社会中有着诸多方面的应用,特别是在智能控制,军事等领域。文中设计的系统以MSP430F449单片机为控制核心,步进电机驱动的小车作为移动声源载体,设计两个间距固定的麦克风作为接收设备,测量声源发声到麦克风接收到声音的时间差数据,声源通过无线模块接收到数据从而计算出声源的坐标,然后控制声源小车运行到指定坐标实现定位控制。经测试,本系统能精确的控制小车到达指定坐标点,系统工作稳定。     

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。     

声音导向小车的设计与仿真

声音导向系统在搜寻生命痕迹中具有重要的现实意义,可以通过声强传感器获知待救人员的地址位置。目前声音导向小车主要类型有:通过语音识别来控制小车,通过发射接收声波信号的时间间隔判断位置、控制小车。这些智能车硬件和软件设计较为复杂。这里以AT89C51单片机为核心,以驻级话筒作为声强传感器,用L298N作为电机驱动芯片,设计制作了一种声音导引系统,并使用软件进行仿真。单片机根据传感器接收到的声强信号判断声源位置,控制电机的运转,使小车运动到目标位置。使用Proteus 7.8软件给出了仿真方案和仿真结果,可以实现追踪声源目标的功能。该设计提出了新的方案,系统设计结构简单可靠,性能良好。     

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。     

基于延迟估计算法的声音跟随小车

本文介绍了基于延迟估计算法的声源定位小车的设计。本系统由音频接收、信号处理、无线收发、电机驱动及液晶显示五个模块构成。根据时间差确定声源位置。具体阐述了相关硬件及软件的设计,实际电路测试表明该系统稳定可靠,对声源的定位有较高的精度。     

基于双麦克风声源定位的视频跟踪

声源定位跟踪技术在当今社会有着越来越广泛的应用。在此使用两个高灵敏度麦克风作为传感器,配以音频信号处理芯片,接收音频信号并进行模数转换,使用FPGA器件作为核心控制器,结合TDOA算法和ILD算法,实现在室内环境下、二维平面内的声源定位。并根据声源定位的信息驱动摄像头转动,使其一直对准于声源所在位置,并保持持续跟踪。FPGA使用NiosII内核,方便使用高级语言进行程序设计。摄像头的视频输出信号可接于PC机或其他视频设备。与其他定位算法相比。系统减少了使用传感器的数量。     

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。     

基于超宽带定位的自动巡航小车设计

本文针对传统的循迹小车在实际运用中场地部署困难、灵活性低、成本高等问题,提出并设计了一种基于UWB定位技术的自动巡航小车.小车以树莓派3B模块为核心控制单元,通过UWB模块获取位置,通过MPU9250模块获取车身方位角,通过超声波传感器检测前方障碍物,采用增量式PID控制算法实现对指定路径的跟踪.与传统的铺设磁针和印刷引导线的方式不同,本设计中引入位置坐标信息,采用一系列坐标点构成的轨迹作为小车的引导路径.测试表明,所设计的小车能够完成按照指定路径自动巡航的功能,具有一定的实际应用价值.     

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.     

基于上升过零点检测的室内双传声器声源定位

提出了一种基于上升过零点检测的双传声器声源定位方法,该方法可以根据双传声器信号时间差样本的统计特性求得信噪比,再统计满足信噪比要求的可靠时间差样本,将其转换成对应的方位角样本,最后根据样本数量的统计分析结果确定声源方位。针对不同声源、信噪比及混响条件,在实际房间中进行了定位实验。结果显示:该方法对宽带声源具有更好的定位效果;定位精度受信噪比的影响很小,但受室内混响的影响显著。     

TDOA-based acoustic source localization in the space–range reference frame

In this paper we consider a class of geometric methods for acoustic source localization based on range differences (or time differences of arrival), and we offer a new and unifying perspective on such methods based on the adoption of a multidimensional reference frame obtained by adding the range difference coordinate to the spatial coordinates of the source. In this extended coordinate system the working principles of a wide range of source localization methods becomes clear and immediate. The space–range reference frame, however, has a practical purpose as well, as it can be used for gaining insight on why some configurations of microphones lead to better localization performance than others and it suggests methods for improving existing localization techniques. In particular, we derive a closed-form solution of the constrained least-squares localization problem for linear arrays of microphones.     

Robust sound localization in 0.18 /spl mu/m CMOS

This paper presents a hardware implementation of a sound localization algorithm that localizes a single sound source by using the information gathered by two separated microphones. This is achieved through estimating the time delay of arrival (TDOA) of sound at the two microphones. We have used a TDOA algorithm known as the "phase transform" to minimize the effects of reverberations and noise from the environment. Simplifications to the chosen TDOA algorithm were made in order to replace complex operations, such as the cosine function, with less expensive ones, such as iterative additions. The custom digital signal processor implementing this algorithm was designed in a 0.18-/spl mu/m CMOS process and tested successfully. The test chip is capable of localizing the direction of a sound source within 2.2/spl deg/ of accuracy, utilizing approximately 30 mW of power and 6.25 mm/sup 2/ of silicon area.     

A Neuromorphic Sound Localizer for a Smart MEMS System

In this paper we present an analog circuit that determines the direction of incoming sound using two microphones. The circuit is inspired by biology and uses two silicon cochlea to determine the azimuthal angle of the sound source with respect to the axis of the two microphones using the time difference between the two microphone signals. A new algorithm, adapted to an analog VLSI implementation, is presented together with simulation and measurement results.     

声导航自行小车研究

采用特定频率的声音信号作为声源对小车进行导航,使小车能够通过接收和处理声信号以确定声源方向和位置,并行进至声源处的功能。其中,用硬件滤波电路对声信号进行滤波处理,由FPGA计算声信号到达的时间差,单片机计算出声源偏离小车的角度和距离并产生PWM波驱动电机运转。在行进过程中,小车可以自主追踪移动声源,修正移动路径。准确到达声源处是声导航自行小车的重点和难点。     

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。     

基于传声器阵列的声源定位系统设计

传声器声源定位是利用传声器阵列拾取声音信号,并用数字信号处理技术对其进行分析和处理的声源定位技术。设计了一种基于MUSIC算法的声源定位系统,该系统以数字信号处理器(DSP)为控制核心,通过TMS320C6747高速数字信号处理器,提高了系统处理速度,简化了设计,能更好的满足声源定位的要求。经测试,该系统具有实时、高速、精度高及可靠性好的优点。