多元传声器阵列结构优化及其定位算法

摘要

构建适应性强、精确度高的定位模型及定位算法是声源定位系统要解决的核心问题。然而，目前对机器人听觉感知的研究主要侧重于对语音的辨识和理解上，在定位模型及算法方面由于缺少机理性的研究。在实际应用中只初步实现了对远场声源的定向，缺少对高精度定距以及近场声源定位的处理方法。在声信号处理领域中对这一问题的研究由于受模型复杂度和传声器阵列结构（尺寸和维数）的限制，一直没能从理论上突破这一瓶颈，这大大降低了声源定位系统的适应性和实用性。
　　本文研究了一种多元传声阵列结构优化及其定位算法，重点分析了不确定条件下多元传声器阵列的适应性、适用性和准确性；研究了不确定条件下的传声器阵列的定位模型与定位稳定性，并且提出了可行的定位模型及计算方法；设计了传声器阵列的结构，通过时延估计的定位方法，采用五元阵列交叉定位的方法解决了声源定位系统的适应性和实用性的问题；仿真验证了交叉定位算法的有效性并总结出一些定位规律；借助移动机器人实验平台，实际运用了优化阵列及其定位算法，实验测试表明该方法中距离对声达时间差误差不敏感，论文研究的五元阵列结构及定位算法可实现较高精度的声源目标定位。

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第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2研究现状及发展趋势

1.3 本文研究内容

第二章 声源定位系统建模及阵列优化

2.1声源定位系统简介

2.2 声音传播模型

2.3传声器阵列常用结构

2.4 五元传声器阵列建模

2.5 基于粒子群的传声器阵列结构优化

2.6优化阵列结构的定位性能分析

2.7 本章小结

第三章 五元传声器阵列交叉定位算法

3.1 常用定位算法

3.2 基于优化阵列的交叉定位算法

3.3优化阵列交叉定位算法精度分析

3.4 本章小结

第四章 交叉定位算法综合仿真与敏感度分析

4.1交叉定位与矩阵定位仿真对比分析

4.2交叉定位综合仿真及参数敏感性分析

4.3 双基阵交叉定位敏感度分析

4.4 本章小结

第五章 阵列定位的硬件实现和实验分析

5.1 移动机器人声源定位的实验平台

5.2 实验结果及数据分析

5.3 定位误差分析

5.4 本章小结

第六章 结论

6.1 论文完成的主要工作

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所取得的科研成果