基于麦克风阵列的声源识别研究

基于波束形成的麦克风阵列声源识别技术存在识别低频声源分辨率低、识别高频声源易产生空间混叠的问题,影响了声源识别的准确性.采用改变麦克风阵列中心位置和调整测量距离来提高低频声源识别分辨率,并采用旋转麦克风阵列进行多次测量的方法来抑制高频声源识别中的空间混叠,达到使用较少麦克风提高声源识别性能的目的.     

一种基于粒子滤波的鲁棒声源跟踪算法

为了提高噪声和混响环境中声源跟踪的精度,提出一种基于粒子滤波的鲁棒声源跟踪算法。在基于麦克风阵列的粒子滤波声源跟踪算法框架下,该方法分别采用常规可控波束形成和相位变换加权的可控响应功率两种声源定位函数来构造似然函数,并且分别用这两种似然函数评价粒子权重,再将各自的粒子权重归一化并对两种粒子权重做加权平均得到新的粒子权重。仿真结果表明,在高信噪比或弱混响条件下,该方法的跟踪性能与传统方法接近;在信噪比低于10dB,混响时间大于300ms条件下,该算法的跟踪误差比传统算法减小15%~20%。文中提出的声源跟踪算法结合了两种定位函数的优点,在低信噪比,较强混响环境下有好的鲁棒性。     

基于麦克风阵列的近场声源定位子阵算法研究

基于麦克风阵列的声源定位技术在通信、语音处理等领域得到广泛的应用.结合远场窄带信号的子阵算法和麦克风阵列信号处理的特点,提出了基于麦克风阵列的声源三维定位子阵算法.根据室内环境噪声分布特点,把阵列分成两个位置不同的子阵,调节子阵的位置,使阵列接收相同的语音信号和不相关的方向噪声,利用两个子阵的互相关矩阵,实现声源定位.该算法能够抑制混响、干扰等非高斯百噪声,提高声源定位系统的性能.仿真结果表明,该算法比声源三维定位MUSIC算法有更好的定位性能.     

声源定位技术在工业领域中研究与应用

简单介绍了声源定位技术的研究现状以及现有的声源定位的关键技术,并分析了当前声源定位所面临的难题和挑战,最后介绍了声源定位技术的应用现状和发展趋势。     

基于互相关算法的声源定位小车设计

基于互相关算法的声源定位小车以 TC264DA 为核心微处理器,通过 MAX9814麦克风传感器、多激光传感器获取距离,结合三麦克风阵列,经二阶低通滤波器获取声源信号后,采用软件 FFT 和硬件 FFT 级联进行广义互相关运算,得出声源距离差,最终通过 TDOA 定位法计算出声源角度,并控制小车运动.     

二维声源定位算法仿真

文中提出新的高精度,快速二维声源定位算法.计算机采集四个声音传感器,一个风速传感器和一个风向传感器的信号,计算出声源的位置和当地的声速.用MatLab语言进行的仿真分析结果以及用VB所设计的交互式虚拟二维声源定位系统软件的使用表明,该算法是实用和有效的.     

基于改进 MUSIC 的声源定位方法

为设计更有效的声源定位方法,深入研究了传统 MUSIC 算法,并针对其分辨率低且在麦克风数目较少时波达方向 (direction of arrival,DOA)估计精度较差等问题,对传统 MUSIC 算法进行了优化,利用广义互相关算法估计出声源信号到达各 麦克风之间的时间差,并据此构建出对应的矢量信号,最后通过计算谱函数确定 DOA 估计值。 仿真和实验结果表明,优化后的 MUSIC 算法可以得到更加尖锐的指向性波束,更低的旁瓣,并且能使方位角的定位精度达到±4°,俯仰角的定位精度达到±5°。     

泛华测控第二代噪声源定位分析系统更加灵活轻便

近日,泛华测控推出第二代噪声源定位分析系统,由麦克风阵列、传输线缆和主机组成。其麦克风阵装置拥有独特的设计：共有8根横梁,每根横梁上放置8支内置麦克风。每根横梁通过SMB接口使每支麦克风与主体支架相联,在主体支架中心安置的摄像头,用于拍摄实景。整个装置更加灵活、小巧、轻便,易于安装——当其中一支麦克风出现问题,只需更换相应横梁,无需作其他改变;当需要添加或减少麦克风时,只需安装或拆卸相应横梁。     

球形麦克风阵列时频故障信号定位算法研究

针对广义互相关算法在强噪声环境下,设备故障时频声音信号定位困难的问题,提出一种结合图像分析与短时傅里叶变换(STFT)的时频信号子空间延时(TFSD)估计算法。利用STFT域中的噪声与信号特征,结合STFT域中不同麦克风测量数据的相关信息,使用滤波、谱减等方法进行信号、噪声区域分离,构建信号主成分区域,通过反演构造信号子空间,从而进行端点识别,延时值估计,实现声源定位。仿真结果表明,即使在加性噪声幅度远大于故障信号的2倍,也能实现准确的延时估计,延时估计误差和5 m×5 m范围的定位误差小于10%,实测也证实了该结果的正确性。     

泛华测控第二代噪声源定位分析系统更加灵活轻便

近日,泛华测控推出第二代噪声源定位分析系统,由麦克风阵列、传输线缆和主机组成。其麦克风阵装置拥有独特的设计：共有8根横梁,每根横梁上放置8支内置麦克风。每根横梁通过SMB接口使每支麦克风与主体支架相联,在主体支架中心安置的摄像头,用于拍摄实景。整个装置更加灵活、小巧、轻便,易于安装——当其中一支麦克风出现问题,只需更换相应横梁,无需作其他改变;当需要添加或减少麦克风时,只需安装或拆卸相应横梁。     

基于深度学习的声源无网格定位及量化方法

波束形成技术是一种常用的声源定位方法,但在多数研究中声源强度往往没有考虑到。为准确定位和量化复杂环境下的单一点声源,本文在常规波束形成图的基础上,提出一种基于残差网络的声源定位及其强度估计方法,旨在精确预测点声源的位置和强度。研究采用Acoular软件模拟时间信号,对神经网络进行训练得到预测模型,并通过计算机仿真对深度神经网络能否从麦克风阵列数据中得到单一点源的精确描述进行了验证。结果表明,该方法不仅能够快速准确地给出单一点声源的位置和强度,其中距离误差edist / ∆x ≈ 0.15,水平误差均值,且对于较大的频率有更好的预测效果。     

基于UCA压缩感知的声源定位算法

针对混合声源定位精度低的问题,提出了一种非迭代补全互谱矩阵的算法,利用互谱矩阵的埃尔米特特性,不经过迭代,在不牺牲定位精度的情况下提高计算效率.该方法首先建立一个稀疏模型,通过构造冗余脉冲响应(RIR)矩阵作为压缩感知测量矩阵,将源定位问题转化为压缩感知问题.然后根据多个源方向向量的空间稀疏相关性,引入投影算子,在压缩...     

基于FPGA的声音定位系统设计

针对道路鸣笛监控问题,研究了现有的声音定位技术,选取基于到达时差定位技术为基本思路建立简易的基于FPGA的二维声音定位系统。系统的硬件部分利用麦克风阵列、运放、分压电路和电压偏移电路对声音信号进行接收和处理,使最终输出的电压信号满足basys3开发板的采样要求。软件部分包括采样、时延计算、定位计算和VGA显示,其中时延计算和定位计算部分首先建立了数学模型,后根据模型完成算法的编写。最终系统能显示声音所处的位置并能实时追踪声音的移动轨迹,但是对声音有一定的限制且定位的精度有限。     

基于非冗余四阶累积量的变电站声源定向方法

基于声传感器阵列的变电站设备异常声源定位技术的性能不仅与处理算法有关,还取决于传感器的阵列模型,用增加传感器数目的方法提高估计性能的同时往往会导致成本的增加.为此提出了一种基于均匀平面阵的非冗余四阶累积量阵列虚拟扩展方法,该方法可以在不改变硬件设计的情况下提高阵列的性能.与低阶累积量相比,高阶累积量通过阵列的虚拟扩展增...     

近场声源三维定位MUSIC算法研究

信号到达方向(DOA)估计是阵列信号处理的最主要目的之一,基于语音阵列的DOA估计与传统的窄带远场信号的DOA估计在信号模型和处理方法上有很大区别.本文把经典的MUSIC算法推广到语音阵列处理中,实现了声源三维定位.该算法的基本思想是:把宽带语音信号通过短时傅立叶变换转换为独立离散频率点,利用MUSIC算法求出每个/部分频率点的空间谱矩阵,然后加权平均这些空间谱矩阵.通过搜索该平均空间谱矩阵,找到信号源的位置.最后,在16元均匀圆环阵的情况下,选用双语音信号源进行了仿真.仿真结果表明,该算法定位性能优良.     

基于麦克风阵列的智能监控系统

为了实现多种公共场合的、高效率智能化监控,设计了基于麦克风阵列的智能监控系统.系统采用传统声源定位原理与二自由度云台控制相结合的方法,运用到达时间差的时延估计(TDOA)算法进行声源定位,并且控制云台锁定声源方向摄像头,完成对来自声源方位的环境实时拍摄.系统硬件由麦克风阵列、声音采集和处理电路、二自由度云台机构等部分组成.系统具有显示和输入功能,既能显示声源位置,又可以通过输入设备对系统进行设置.整个系统采用电池供电,结构简单,通过实验验证系统定位速度快、精度高、抗干扰性强,可以实现智能监控功能.     

燃气管道泄漏的次声源定位算法研究

针对城市燃气管道泄漏定位精度不高的问题,根据燃气管道泄漏时泄漏点产生次声波的特性,提出了一种燃气管道泄漏的次声源定位算法。该算法通过构建泄漏源的定位模型,利用传感器节点和泄漏点之间位置上的几何关系得到泄漏点位置。首先利用传感器阵列采集燃气管道泄漏时产生的次声波信号,并对该信号进行小波去噪处理,接着利用广义互相关法计算相邻传感器节点间的时延,最后结合定位模型计算出泄漏点位置。针对算法的信号处理部分进行了仿真,并在实验室进行了泄漏点定位的模拟实验。结果表明,在燃气管道泄漏定位中,算法的定位误差在1 m以内,具有较高的定位精度。     

基于QPSO的微基线声阵列优化布设方法

针对单兵声目标探测中,由于麦克风拓扑结构优化不足,造成目标定位精度低的问题,提出了一种基于量子粒子群算法的声阵列优化布设方法。首先利用量子粒子群全局搜索的优势,将麦克风声阵列坐标作为搜索粒子,在预设区域内进行全局寻优;其次利用均方根误差构造粒子搜索的适应度函数,得到最佳位置评价准则;最后进行数值仿真,通过环形全向声源定位实验,对比不同麦克风拓扑结构的定位性能。实验结果表明,与规则布站方式相比,优化后的阵列定位精度有明显的提升,其中几何精度因子降低至1.470 2 m,克拉美-罗下界减小至1.281 0 m,球概率误差缩减至1.4 m。为我国单兵高精度声源定位、态势感知提供有力的理论支撑。     

考虑阵列误差的变压器双局放源测向与定位实验研究

超声阵列检测是变压器局部放电众多检测方法中一种较为有效的方法,其基本原理是阵列传感器和阵列信号处理技术相结合的一门新的检测方法。在实际工程应用中由于阵列传感器之间的互耦误差和阵元幅相误差的存在,往往会导致空间谱估计性能降低,引起定位不成功或准确率下降,针对双局放源检测时,定位准确率明显下降。据此,文中考虑了阵列误差对双局放源超声阵列检测的影响,提出了一种阵列误差自校正算法,并依据此算法对传统的MUSIC(多重信号分类)算法进行改进,将改进后的算法应用于双局放源超声阵列检测实验中。结果表明,考虑阵列误差后的MUSIC算法对双局放源的测向误差小于8°,满足工程实际需要。