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基于传声器阵列的声源定位系统的初步研究

黄海军  
【摘要】:基于传声器阵列的声源定位系统是利用声学和电子装置接收并处理声场信号以确定声源位置的一种技术。它在军事、工业、民用等领域都有着广泛的应用。 文中的基于声音到达时间差的声源定位技术的关键在于时延值的估计。时延算法的种类很多,本文就广义互相关时延估计的算法做了详细的研究,并在实际环境中运用了该算法;在传声器阵列模型的设计中,重点研究了空间四元阵和五元阵模型的定位原理和算法。并结合虚拟仪器和Matlab软件平台,开发了一套基于传声器阵列的声源定位系统,运用此系统在实际环境中实现了单声源定位实验的测试,该实验以基于声音到达时间差的定位技术为理论基础,在实验中声源沿着x和y方向移动来测试声源的位置。实验结果表明,目标声源与传感器阵列面的距离,即文中的y坐标值,控制在1.8米之内,定位系统有较高的精度:超过1.8米时,会出现一定的偏差。当声源沿着x移动,其值位于-0.2与0.3之间时,定位结果非常准确;当超出这个范围时,定位结果有一定的波动。此外,与四元阵模型相比,五元阵模型定位结果的稳定性更好。 最后,本文对多声源的定位系统作了初步研究。多声源定位系统的关键在于声源的分离技术,本文结合Lab View软件对多声源分离进行了仿真实验,该实验以基于负熵的快速独立成分分析(ICA)算法为理论基础。在此基础上模拟了两个独立的源信号,它们经过混合后形成了两个混合信号,通过仿真实验验证了混合信号的准确分离。该实验验证了文中分离算法的可行性,为今后实现多声源的定位及可视化奠定了基础。


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