基于麦克风阵列的实时声源定位技术研究

摘要

近些年来随着智能化生活的普及，国内外关于声源定位技术的研究越来越多，它在民用和军用方面都有着不错的应用前景。但是国内关于此项技术的研究大多是偏向民用方面，在军用方面较少，且多是围绕如何增加定位的精确度，对于减小算法计算量的研究则较少。因此，为了国防需要，进行实时声源定位算法的研究具有重要的实用价值。本文针对如何降低定位算法的计算量对算法进行了改进，并搭建了一套测试系统对算法进行了验证。
　　首先，讲述了定位最开始时语音活动的检验，区分了阵列近场信号模型与远场信号模型，着重分析了两种信号模型的异同，重点研究了麦克风阵列的设计要点。
　　其次，重点分析了当前最受欢迎的SRP–PHAT算法，并针对计算量的减小对算法进行了改进，利用基于GCC的时间延迟方法的估计值缩小了SRP-PHAT算法的搜索区域。此外还引入了一种基于采样空间的改进SRP-PHAT算法，并对改进前后的三种算法通过仿真，进行了定位精确度与计算量的比较。
　　再次，搭建了实时声源定位测试系统。描述了测试系统的硬件组成与软件程序设计。编写了上位机软件显示界面，以便能清楚明了的观察声源定位的结果。
　　最后，使用本文提出的混合结构算法在搭建的测试系统上运行试验。测得的数据表明本文提出的混合结构算法在保持了原算法定位精确度和稳健性的同时，显著的降低了算法的计算量，适用于实时定位环境。

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第一章 绪 论

1.1研究背景及研究现状

1.2本文研究的主要内容

第二章 声源定位算法的理论基础

2.1音频信号的预处理

2.2麦克风阵列的近场和远场模型

2.3麦克风阵列的设计

2.4本章小结

第三章 实时声源定位算法研究

3.1 SRP-PHAT声源定位方法

3.2 SRP-PHAT 算法的改进

3.3混合结构的实时声源定位算法

3.4算法计算量的分析

3.5基于采样空间的改进SRP-PHAT算法

3.6仿真验证与比较

3.7本章小结

第四章 基于DSP的实时声源定位系统设计

4.1声源定位测试系统的搭建

4.2测试系统各硬件模块介绍

4.3算法程序设计

4.4本章小结

第五章 算法验证测试及结果分析

5.1实际测试环境概述

5.2实验装置组成

5.3算法定位测试及结果分析

5.4本章小结

结论

致谢

参考文献