基于麦克风阵列声源定向及其应用的研究

摘要

如今，随着传感技术、信号处理及探测技术的不断发展，需要通过声音来获取物体方向的需求也在不断增加，而且基于声音定向的系统被广泛应用于车辆发动机的噪声处理以及智能机器人的“听觉系统”等，其中基于麦克风阵列的声源定向技术也在发展。相比于传统的单麦克风，多麦克风组成的阵列在采集声音时可以获取到更多的信息。一般情况下，人类通过双耳来确定方位，而机器用来定向时，可以使用更多的麦克风数量来补偿人类听觉系统中的高复杂度，从而在空间中获得更高的分辨能力。 本文主要分析了麦克风阵列系统采集语音信息的主要应用、麦克风的基本类型及其特点，着重分析了麦克风阵列采集语音信号的预处理、模型的建立，以及麦克风阵列的结构，并给出了麦克风阵列阵元数目的推演过程，确定了麦克风阵列阵元数目的个数。本文提出一种基于到达时延（TDOA）估计的广义加权函数而改进的声源定向方法，通过MATLAB仿真以及现场测试分析，该方法适用于远场和近场声源，并且与传统的加权函数相比有较高的定向精度，且易于实现实时系统。在此基础上，本文完成了系统的搭建，对硬件和软件系统进行了测试，验证了功能性。实验证明，改进的算法具有一定的指导意义，达到了本次设计的要求。

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