收藏本站
《辽宁大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于信号能量修正的声源定位算法研究

刘磊  
【摘要】:声源定位技术最早的出现是用来在军事上定位火炮的发射位置以及弹着点和爆炸点等。但是,随着科技的进步,声源定位技术在民用和军事领域都得到了广泛的应用和快速的发展。在民用领域,它是视频会议、语音识别和智能机器人应用的重要组成部分;在军事领域,它是军事敏感区域侦查、炸点检测、敌占区无线传感器网络目标探测和反恐作战等的主要技术手段。因此,研究快速、通用、精确、鲁棒的声源定位算法,对继续深入研究并实现多种应用系统具有重要的理论和现实意义。 随着科技水平日新月异的提高,工业设计和制造能力日益增长,声源定位技术伴随着人们研究视野的开拓和工艺水平的提高,分别按照仿生学和传声器阵列这两个主线在不断地向前发展。 基于仿生学原理的声源定位技术,因涉及的原理比较复杂,并对设备制造工艺和传感器的性能要求较高,实现起来有诸多的困难,因此,虽然在应用前景上很有诱惑力,但是技术发较为缓慢。 由于基于传声器阵列的声源定位技术的定位原理相对简单,对定位设备的制造工艺要求不是很高,实现起来较为方便,因此成为目前在声源定位时主要应用的手段。 基于传声器阵列的声源定位技术,在原理上主要分为以下三类:一类是基于最大输出功率的可控波束形成方法,一类是基于高分辨率谱估计的方法,一类是基于到达时差(Time Difference of Arrival, TDOA)的方法。 基于最大输出功率的可控波束形成方法和基于高分辨率谱估计的方法,虽然在一些应用环境下的性能比较优越,但是计算量过大,不适用于小型的定位系统;而基于TDOA的定位方法,虽然原理简单、计算量小,但是因为定位精度严重依赖于预设的环境声速,导致定位系统的可移植性不强,并且由于对TDOA的测量精度要求很高,因而在无线传感器网络这种时间同步无法保证的应用中并不十分适用。 一类基于双耳电平差(Inter-aural Level Difference, ILD)的声源定位算法,根据声信号能量传播的逆平方规律,利用麦克风对接收到的同段信号的能量比信息,结合麦克风对的相对位置关系来计算声源的位置,因其定位时不使用系统所处环境的声速信息,并且不要求麦克风之间严格同步,所以系统的可移植性较强,适用的范围更加广泛。但是,这类算法在能量计算的过程中,对噪声没有进行有效地处理,因此,只适用于背景噪声为高斯白噪声的特殊情况,对一般的背景噪声不具有鲁棒性。 针对上述定位算法中出现的问题,本文提出一种基于信号能量修正的噪声鲁棒声源定位算法,首先估计背景噪声参数,然后使用参数估计值对传声器阵列接收到的信号进行能量修正,使用修正后的能量比得到声源与传声器阵列的位置关系。 能量修正算法在定位声源时,摒弃了声速和时延信息,从而提高了系统的可移植性和适应性,同时利用能量修正方法降低了一般噪声对定位精度的影响,理论推导和实验数据验证了算法的有效性和对噪声的鲁棒性。 本文在研究基于能量修正的声源定位算法时所做的另外三项工作为: 一是提出一种基于信号包络分析的并行微弱信号检测算法,克服了已有的微弱信号检测算法只能检测已知特性的周期信号是否存在的通用性不强等缺点; 二是使用“两步信号端点定位法”判断不同路信号中相同信号对应的位置,从而降低了以往使用滑动窗口方法定位信号端点时可能产生的定位误差; 三是对使用传声器阵列定位声源时出现的近场声源定位效果优于远场声源定位效果的现象,从理论的角度做出解释,提出了远、近场声源转换方法,并通过实验进行了验证,从而拓展了基于传声器阵列的定位声源算法的应用范围。
【学位授予单位】:辽宁大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN911.7

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李承智,曲天书,吴玺宏;一种改进的AEDA声源定位及跟踪算法[J];北京大学学报(自然科学版);2005年05期
2 马金明;;TDOA参数估计算法[J];北京邮电大学学报;2007年01期
3 杨晓阔;王曙钊;王峻;刘鹏;;基于特征向量盲分离的多频微弱信号检测方法[J];传感技术学报;2008年08期
4 陈奎;徐钊;;OFDM联合时延和到达角度的定位算法[J];传感技术学报;2009年07期
5 吴晓;靳世久;李一博;张鹏;;基于麦克风阵列声音信号定位方法的研究[J];传感技术学报;2010年05期
6 李从清;孙立新;戴士杰;李洙梁;;机器人听觉定位跟踪声源的研究与进展[J];燕山大学学报;2009年03期
7 唐小明;吴昊;刘志坤;;基于广义互相关算法的时延估计研究[J];电声技术;2009年08期
8 李彦翔;刘庆华;;高斯条件下基于粒子滤波的声源定位[J];电声技术;2009年10期
9 李从清;孙立新;戴士杰;武方;;声源定位分离技术在机器人领域的应用[J];电声技术;2010年01期
10 金乃高;殷福亮;陈喆;;基于分层采样粒子滤波的麦克风阵列说话人跟踪方法[J];电子学报;2008年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董克;琚逸云;;广播电视大学开放教育学费回归分析[J];安徽广播电视大学学报;2011年02期
2 夏海峰;;小麦品种感染赤霉病的独立性检验[J];安徽农业科学;2010年23期
3 张红芹;高来斌;;用Chebyshev多项式预测粮食产量的研究——以吉林省粮食产量为例[J];安徽农业科学;2010年36期
4 张少华;;数学期望在农业生产中的应用[J];安徽农业科学;2011年16期
5 张少华;;存储论在农业生产中的应用[J];安徽农业科学;2011年19期
6 姚仲明;;几个重要恒等式的概率法证明[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2006年03期
7 姜培华;;伽玛分布参数的最优区间估计和最佳双边检验[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年02期
8 唐燕玉;;几个不等式的概率函数证明方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年04期
9 姜培华;;两种非正态总体参数的区间估计[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年01期
10 杨少华;张德然;;提高概率论教学效果的若干实践[J];蚌埠学院学报;2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 ;Research on Denoising Algorithm for ECG Signals[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 韩涛;卢晓春;饶永南;王沛;张帆;吴杨扬;;导航卫星星座几何精度因子饱和值分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
3 朱铮宇;郭建中;马浪;刘波;张晗;任述科;;用于视频跟踪的三维实时语音定位系统[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
4 马光彦;王伟策;蒋新胜;孙峥;;基于传声器阵列的交通流量检测系统设计[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
5 王建波;林本浩;田春明;;软计算方法在语音信号处理中的应用[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第一分册)[C];2009年
6 ;An Improved Wavelet Threshold De-Noising Method and Its Application[A];第24届中国控制与决策会议论文集[C];2012年
7 胡娟;;教师对教学质量影响的实证分析[A];2012管理创新、智能科技与经济发展研讨会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 黄伟国;基于振动信号特征提取与表达的旋转机械状态监测与故障诊断研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 李莲芝;汽车变速箱质量问题追溯的理论方法研究[D];吉林大学;2011年
6 邓鹏程;基于数据的铅锌熔炼过程自适应在线监控与故障诊断[D];中南大学;2011年
7 向文;几类带二次约束的非凸二次优化问题的算法研究[D];北京邮电大学;2010年
8 吴晓;基于声传感器阵列的油气管道内检测器地面标记跟踪技术研究[D];天津大学;2010年
9 蒋玉强;立井刚性罐道系统的非线性耦合特性及状态评估研究[D];中国矿业大学;2011年
10 吕晓玲;基于听觉信息的机器人声源定位技术研究[D];河北工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜丽丽;重置期权的保险精算法定价[D];山东科技大学;2010年
2 温泉;羊毛混色纺纱智能测色配料系统[D];浙江理工大学;2010年
3 靳晓强;基于麦克风阵列的移动机器人语音定向技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 崔思明;矢量浮标阵定位系统综合显控平台设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 刘文娟;基于RSSI测距的WSN定位系统设计[D];大连理工大学;2010年
6 刘文静;粒子滤波关键技术及其应用研究[D];河南理工大学;2010年
7 姬庆华;基于到达时间差(TDOA)技术的振动平面定位算法研究[D];沈阳理工大学;2010年
8 王凤久;基于传声器阵列的三维空间声源定位系统的研究[D];河北工程大学;2010年
9 葛启东;交互式自动报靶系统的设计与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
10 何朝兵;指数分布与几何分布的若干重要结论[D];山东大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李承智,曲天书,吴玺宏;一种改进的AEDA声源定位及跟踪算法[J];北京大学学报(自然科学版);2005年05期
2 马金明,吴伟陵;基于GCC算法的m-序列捕获概率的渐进性分析[J];北京邮电大学学报;2003年04期
3 张宇;吕海峰;赵远;孙秀冬;;基于非线性系统随机共振的多频弱信号检测[J];吉林大学学报(信息科学版);2007年01期
4 姜卓娇;于生宝;白毅;张贤涛;;基于取样积分技术的数据采集系统[J];吉林大学学报(信息科学版);2007年03期
5 王欣;罗代升;王正勇;;基于改进谱减算法的语音增强研究[J];成都信息工程学院学报;2007年02期
6 林敏;肖艳萍;赵军;;基于小波变换和随机共振的微弱信号检测方法[J];传感技术学报;2006年03期
7 范松南;蔡萍;;取样积分在射频导纳物位测量中的应用[J];传感技术学报;2006年06期
8 温晓君;宗成阁;;混沌背景下基于神经网络的微弱谐波信号检测[J];传感技术学报;2007年01期
9 焦磊;邢建平;张军;张璇;赵朝丽;;室内环境下对OLOS误差具有鲁棒性的TOA无线传感器网络定位算法[J];传感技术学报;2008年01期
10 张淑清;李二伟;靳世久;张立国;张克欣;;基于光纤传感及小波分析的管道泄漏检测与定位技术[J];传感技术学报;2008年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王光艳;语音信号处理中的数学形态学方法研究[D];河北工业大学;2003年
2 兰瑞明;弱信号检测方法研究[D];电子科技大学;2005年
3 宋改青;锁相放大器的应用及数字化设计[D];山西大学;2006年
4 郭俊成;基于传声器阵列的声源定位技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
5 王丽娜;基于小波变换的激光雷达弱信号处理方法的研究[D];黑龙江大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李从清;孙立新;戴士杰;武方;;声源定位分离技术在机器人领域的应用[J];电声技术;2010年01期
2 段敬红;刘瑞华;;基于BP神经网络和声达时间差的声源定位算法[J];电讯技术;2007年05期
3 王振涛;郝忠孝;贺洪江;;基于传声器阵列的声源定位系统的研究[J];华北电力大学学报(自然科学版);2009年05期
4 刘哲;陈日林;滕鹏晓;杨亦春;;阵列声成像系统的设计[J];微计算机应用;2011年07期
5 张莉;吕明;;基于特征分解的一步最小二乘声源定位算法[J];电声技术;2007年05期
6 洪鸥;;麦克风阵列语音增强技术及其应用[J];微计算机信息;2006年01期
7 容茂成;祖丽楠;杨鹏;;移动机器人听觉定位技术研究[J];机器人技术与应用;2008年04期
8 唐小明;吴昊;刘志坤;;基于广义互相关算法的时延估计研究[J];电声技术;2009年08期
9 周峰;吴作凌;陈雄;;基于无线传感器网络的声源定位系统设计与实现[J];微电子学与计算机;2009年06期
10 李俊杰;何友;宋杰;;基于FPGA的实时声源定位[J];信息化纵横;2009年13期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程丽娟;应丽美;Olivia Gosseries;王付言;张瑛;喻森明;胡晓华;余丹;李景琦;高鸿兴;何敏慧;Caroline Schnakers;狄海波;;严重意识障碍患者声源定位的评估:唤名与铃声的比较[A];首届全国脑外伤治疗与康复学术大会论文汇编(中)[C];2011年
2 范京;罗倩;曾义芳;;平面麦克风阵列估计声源的方向和距离[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
3 刘月婵;孙超;何元安;;旋转式阵列声源定位技术研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
4 胡涛;蒋德军;王涛;;简正波展开与声源定位[A];中国声学学会1999年青年学术会议[CYCA'99]论文集[C];1999年
5 黄益旺;杨士莪;吕钱浩;;基于时延的匹配场声源定位[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
6 林志斌;徐柏龄;;基于声传播算子的声源定位实验模拟方法研究[A];2006年声频工程学术交流会论文集[C];2006年
7 张青;李小坚;;基于广义时延估计的声源定位算法的研究[A];全国冶金自动化信息网2012年年会论文集[C];2012年
8 黄益旺;杨士莪;朴胜春;;远距离声源被动定位新方法研究[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
9 全海英;张旭;邓军民;于红玉;徐瑾;孙涌;何宝新;水玉海;王宁宇;;声源定位测听系统的设计[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
10 汪增福;刘克辉;王东;韩文善;;基于声压幅度比的声源定位[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 聂廷晋、特约记者赵荣涛;10余项成果获国家和省部级立项资助[N];人民武警;2010年
2 古领华张力 梁夷;呵护战舰卫海疆[N];科技日报;2007年
3 本报记者 钱怡 徐磊;“机器人运动”喜忧录[N];苏州日报;2010年
4 实习生 于童 赵辉 本报记者 吕瑞东;为了生命之花绽放[N];吉林日报;2010年
5 李爱珍;山大谢常德等获国家自然科学二等奖[N];山西日报;2007年
6 胡志亮 古领华 本报特约记者 李根成;打造新型战舰的“保健中心”[N];解放军报;2009年
7 本报记者 岳莉 赵铭;纳米研究组建“国家队”[N];中国高新技术产业导报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭小霞;水下结构辐射噪声源快速诊断识别研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 王庆生;微型生物听觉系统的定向机理及仿生声感应结构的设计和实验研究[D];上海交通大学;2010年
3 黄益旺;浅海远距离匹配场声源定位研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
4 崔玮玮;基于麦克风阵列的声源定位与语音增强方法研究[D];清华大学;2009年
5 吕晓玲;基于听觉信息的机器人声源定位技术研究[D];河北工业大学;2010年
6 张同华;基于声发射技术的PE/PE自增强复合材料损伤检测研究[D];东华大学;2008年
7 时洁;基于矢量阵的水下噪声源近场高分辨定位识别方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 汤永清;空间听觉特征提取与3D音频再现研究[D];上海大学;2011年
9 贾文强;基于局部近场声全息的机械噪声源特征提取技术研究[D];上海交通大学;2011年
10 金乃高;音视频联合说话人定位与跟踪方法研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘磊;基于信号能量修正的声源定位算法研究[D];辽宁大学;2012年
2 孙玉玲;高压水射流靶物反射声信号的声源分离及定位[D];安徽理工大学;2012年
3 杨超;声源二维定位估计算法研究[D];沈阳理工大学;2011年
4 王凤久;基于传声器阵列的三维空间声源定位系统的研究[D];河北工程大学;2010年
5 冯知非;嵌入式超音速子弹声源定位技术研究[D];北京交通大学;2011年
6 张青;基于时延估计的声源定位算法的研究[D];北方工业大学;2012年
7 熊辉;声源定位系统中的信息采集及预处理技术研究[D];西安工业大学;2011年
8 柯昆;声源定位技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
9 范嘉隽;基于无线传感器网络的声源定位系统的设计与实现[D];上海交通大学;2010年
10 曹虎林;基于麦克风阵列的声源定位系统硬件设计与算法研究[D];上海交通大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026