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基于时延估计的声源定位算法的研究

张青  
【摘要】:声源定位的系统中,对于麦克风阵列技术的研究是至关重要的,它不仅提供了接收声源的物理接口,通过处于不同空问位置的麦克风阵元采集信号,而且不同的阵列结构为声源定位提供了算法依据。对该系统的研究涉及到了众多的研究领域,有广阔的应用背景和重大的科学研究价值。 本论文设计了实验室用的小型麦克风阵列,并借助NI公司的动态信号采集卡对信号进行采集,重点研究了GCC算法如何实现定位声源目标的问题。 首先,在介绍声源定位技术的发展历程和研究现状的技术上,本文对麦克风阵列技术的特点和典型应用进行了系统的研究,然后详细阐述了各种定位算法,为定位的实现奠定了理论基础。 其次,确定了本课题所采用的算法,建立了声源定位的三维仿真模型,利用Matlab进行了仿真,得到了较好的结果。在仿真的过程中,重点研究了加权函数对定位结果带来的影响,结果显示PHAT加权对于定位结果的精度的提高是最合适的。 再次,利用PCI-4472动态信号采集卡,采集了处于实验室环境下的目标声源,并且上传到PC机中,进行信号处理和目标的定位,实现定位算法,在此过程中使用基于加权函数的广义互相关算法,有效地消减了室内噪声及混响给定位结果带来的影响,提高了定位的精度。 此外,本文对移动声源的定位问题做了进一步的探讨,利用ptolemy II软件进行了系统级的建模,实现了针对移动声源位置的实时显示。 最后,对论文的工作进行了总结,基于麦克风阵列的声源定位算法有待于在实际的工程中加以实施,具有广阔的应用前景。


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