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%。     

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.     

基于加权预测误差算法的声源定位方法

混响是导致室内声源定位精度下降的主要因素之一.为了降低混响环境下的定位误差,本文应用加权预测误差算法对麦克风阵列信号进行去混响预处理.为了定量分析该去混响方法为声源定位带来的精准度上的提升,我们在多种混响时间、多种白噪声信噪比、两类定位算法和两种阵列参数条件下进行了仿真和实验.仿真和实验结果均表明,与不使用去混响预处理...     

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。     

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.     

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...     

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。     

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。     

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。     

一种结合听觉掩蔽与双耳互相关的声源定位算法

针对基于双耳互相关(BCC)的声源定位算法在噪声里定位精度下降的问题,提出一种结合听觉掩蔽谱减法与双耳互相关的声源定位算法。该算法在双耳互相关时延估计之前采用一种基于听觉掩蔽的谱减法算法,有效压缩左耳和右耳信号中的噪声,提高信噪比。通过与双耳互相关声源定位算法的结合,提高了双耳时间差估计的准确性,从而提高了整个声源定位的精度。实验结果表明,该算法能够有效减少噪声带来的定位误差,提高声源定位精度。     

基于粒子滤波的声源方位跟踪算法

针对混响环境中说话人方位跟踪问题,提出一种基于粒子滤波的声源方位跟踪算法。该算法根据说话人的运动特点,在Langevin方程的基础上构建声源方位的动态模型,采用相位变换加权的可控响应功率作为定位函数,运用粒子滤波对声源方位进行跟踪。使用典型会议室环境下小型麦克风阵列接收的真实数据来做实验。结果表明,该算法能有效地实现随机走动说话人的方位跟踪,并且在水平角和仰角方向的均方根误差均小于5°。     

基于频域相位相关的自适应光学图像配准算法

自适应光学图像观测过程中,望远镜的机械抖动会使得各帧图像之间产生位移。直接对这些图像进行多帧复原,复原结果不佳。针对这一问题,结合自适应光学图像的特性,通过理论推导,提出了基于频域相位相关的自适应光学图像配准算法。算法通过计算配准图像间频域互功率谱并利用二维脉冲的位置解决自适应光学图像之间的配准问题。最后,利用仿真图像以及真实自适应光学图像进行验证,证明了算法的有效性,配准后的多帧复原图像质量有大幅提升。     

无线传感器网络中基于DV-Hop节点定位算法的研究

针对无线传感器网络中无需测距的DV-Hop算法定位精度低的缺陷,提出改进算法。改进算法是以传统的DV-Hop算法为依据,利用RSSI为依托。在获得跳数的步骤之后,对跳数进行修正,再对平均每跳距离进行加权处理,最后修正节点之间的距离,以提升传感器节点的定位精度。通过Matlab仿真实验结果表明,与传统的DV-Hop算法相比,改进算法能更加准确地估计了跳数、平均每跳距离与节点间的距离,提高了定位精度,较实际地反映出了网络的状况。     

基于量子遗传算法的非测距节点定位算法研究

为了提高非测距节点定位算法的定位精度,针对DV-Hop算法提出一种基于量子遗传算法的改进算法。利用节点间的估计距离和锚节点的位置,在DV-Hop算法的第三阶段采用量子遗传算法校正DV-Hop得到的估算位置,采用二进制量子编码和量子旋转门以及变异处理更新个体。仿真结果表明,改进的算法性能稳定,能找到全局最优解,并使DV-Hop的定位误差明显下降。     

基于ABC-LS的传感器节点定位算法

为了减少无线传感器网络节点的定位误差,提出一种人工蜂群算法(ABC)修正最小二乘(LS)定位误差的传感器节点定位算法(ABC-LS)。首先估计未知传感器节点与信标节点间距离,然后采用LS算法初步确定未知传感器节点位置,最后采用ABC算法对LS算法的节点定位误差进行修正,并采用仿真实验测试ABC-LS与其他节点定位算法的优劣。结果表明,ABC-LS提高了无线传感器节点的定位精度。     

基于改进TDOA的近场声源鲁棒定位方法研究

针对不同噪声及信噪比条件下,传统进场声源定位精度低、计算复杂度高的问题,提出一种基于改进的时间到达差(TDOA)近场声源鲁棒定位方法。利用传统FIR维纳滤波器对含噪语音信号进行预处理,增强信噪比,并在频域计算TDOA值;采用空域收缩迭代最小二乘算法取代传统的LS算法进行拟合,计算近场声源位置信息。仿真结果表明,在不同噪声和信噪比条件下,该方法在降低运算量的同时,有效提升了定位精度。     

基于区域分割的二次质心定位算法

为了解决锚节点分布不均匀时质心定位算法会产生较大误差这一问题,提出一种改进的质心定位算法。用初次质心定位结果来取代未知节点通信半径内距未知节点最远的信标节点,再进行二次定位来减小由于信标节点分布不均匀而导致未知节点的估计位置偏向距离较远的信标节点的现象。仿真结果表明,相比传统的一次质心定位算法,二次质心定位算法在定位精度方面有较大的提高。