一种基于麦克风阵列的声源定位系统及其应用研究

【摘要】基于麦克风阵列的声源定位已经成为信号处理领域的研究热点之一,在军事、视频会议、智能机器人以及语音增强等方面有着广泛的应用前景。相关研究工作具有较强的实际价值和理论意义。本文在研究和分析了三类基于麦克风阵列的声源定位方法的基础上,深入研究了基于时延估计的声源定位方法；详细阐述了时延估计算法的原理,验证了算法在室内环境下的时延估计精度；最后建立了一种实时的声源定位系统,并将其应用于云台转向控制中,获得了较为理想的应用效果。本文具体的工作内容分为以下几个方面：(1)声源定位方法：本文介绍了三类基于麦克风阵列的声源定位方法：Ⅰ.基于高分辨率谱估计的声源定位方法；Ⅱ.基于最大输出功率的可控波束形成的声源定位方法；Ⅲ.基于时延估计的声源定位方法,并讨论了三种定位算法的优缺点及应用场合。(2)麦克风阵列的信号模型及拓扑结构：首先,本文介绍了阵列信号的远场模型和近场模型,并给出了经验的区分公式。其次,给出了四种常见的阵列拓扑结构：线性阵列,T型阵列,十字型阵列和圆形阵列。最后,讨论了如何合理选择麦克风阵列的间距和阵元的数目。(3)时延估计算法：在基于时延估计的声源定位方法中,时延估计的精度决定着声源定位的精度。本文深入研究了广义互相关时延估计算法、自适应时延估计算法和基于人耳特点的时延估计算法,讨论了广义互相关在不同加权函数下的表现性能,并通过实验验证算法在室内环境下的定位精度。(4)系统实现：本文提出了一种切实可行的实时声源定位系统,并将其应用于云台转向控制中。在系统中,采用基于时延估计的声源定位算法计算声源的方位角,并控制球机转向该方位角,实现了声源的实时定位和球机自动转向。实验结果表明该系统对单声源具有较高的定位精度,并且具有一定的应用价值。
【作者】彭奎；
【导师】吴小培；
【作者基本信息】安徽大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】麦克风阵列；球机；声源定位；时延估计；云台转向控制；

【参考文献】
[1]周佳玲.支持网络建模仿真的Modelica模型管理[D].华中科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[2]孙珊.加强财政投资评审管理的对策研究[D].山东大学,工业工程（专业学位）,2012,硕士.
[3]邵钦作.2007年中国机床工业运营六大特点[J].机械工业标准化与质量.2008(06)
[4]赵江龙.农村集体土地流转制度研究[D].内蒙古大学,公共管理,2014,硕士.
[5]陈婷.星载多模式调制解调器地面检测设备研究与实现[D].南京理工大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[6]邵伟中,刘瑶,陈光华,徐瑞华.巴黎市域轨道交通线路及车站布置特点分析[J].城市轨道交通研究.2006(01)
[7]李坚伟.战略性新兴产业的区域选择研究[D].武汉理工大学,产业经济学,2012,硕士.
[8]WangRui.A Study of the Relationship between the Individual and the Collective in Doris Lessing’s African Fiction[D].西安外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[9]孙倩.我国经济适用住房政策研究[D].南京农业大学,行政管理,2011,硕士.
[10]李霞飞.食品中微量有毒物质传感检测方法研究[D].湖南科技大学,2013.
[11]洪博.耐盐型两性絮凝剂的制备及絮凝性能研究[D].长春工业大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[12]薛锦鹤.公务员遴选考试录用体系研究[D].长春工业大学,行政管理,2013,硕士.
[13]郭宪厚,阚涛,刘岩岩,李超.石墨烯修饰电极对去甲肾上腺素电分析性能的研究[J].广州化工,2013,11:103-105.
[14]冯岁刚.内蒙古农民专业合作社运营情况及影响因素分析[D].内蒙古农业大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[15]袁文娟.会计盈余信息含量研究[D].河北经贸大学,会计学,2012,硕士.
[16]F.J.希耳特曼.三维地震模型[J].石油地球物理勘探,1973,03:35-47.
[17]徐华慧.城市公交清障救援服务点布局选址研究[D].长安大学,交通运输规划与管理,2014,硕士.
[18]王磊.移动娱乐设备软件测试技术研究[D].安徽大学,计算机系统结构,2013,硕士.
[19]刘艳红,石云龙.光子石墨烯中光传输特性的研究[J].山西大同大学学报(自然科学版),2012,02:14-17+27.
[20]王宇.直流电网控制方法及仿真研究[D].中国电力科学研究院,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[21]朱巧根.望远镜远程控制和管理系统研究与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[22]周正.海外上市对于中国公司治理结构和治理水平的影响研究[D].复旦大学,财务管理,2012,硕士.
[23]徐艳博.山东省灰飞虱发生及其危害规律研究[D].南京农业大学,农业昆虫与害虫防治,2012,硕士.
[24]孙亚伟.基于小波和混沌的数字水印技术研究[D].燕山大学,电路与系统,2004,硕士.
[25]袁青.马铃薯病毒多重RT-PCR检测技术研究[D].西南农业大学,植物病理学,2004,硕士.
[26]权玹贞.汉语介词与韩语副词格助词对比分析及教学对策[D].山东大学,对外汉语,2013,硕士.
[27]李江.冷战后美国对台政策的调整及其对两岸关系的影响[D].南京航空航天大学,马克思主义理论与思想政治教育,2004,硕士.
[28]宋亚民.H公司运输精益管理模式研究[D].哈尔滨工业大学,高级管理人员工商管理,2013,硕士.
[29]张靖雪.城市街道视觉景观形象设计研究[D].长安大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[30]黄方平,罗从宗,黄菲,沈萌红.低速大扭矩多作用内曲线径向柱塞式液压马达的发展与应用[J].机床与液压,2015,04:181-183.
[31]付石柱.基于语义特征的微博评价对象抽取[D].华中师范大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[32]赵鼎.射孔器枪内动压测试及仿真[D].中北大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士.
[33]王树宇.北京鲜榨喜剧工作坊竞争战略研究[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[34]方娜.大型体育赛事促进举办城市社会文明发展的研究[D].南昌大学,体育人文社会学,2012,硕士.
[35]齐静.电液伺服位置系统反步滑模控制及半实物仿真研究[D].燕山大学,控制理论与控制工程,2014,硕士.
[36]王玉瑞.大肠杆菌O157:H7效应分子NleB1和NleB2的初步研究[D].安徽大学,微生物学,2014,硕士.
[37]鲍娜娜.杜威道德教育思想及其对我国高校思想政治教育的启示[D].吉林大学,思想政治教育,2014,硕士.
[38]齐维娟.一些无界区域下的含参数Hardy不等式[D].华东师范大学,基础数学,2013,硕士.
[39]侯小娟.与小胸鳖甲抗冻蛋白（MpAFP149）相互作用的蛋白质的筛选及鉴定[D].新疆大学,生物学,2013,硕士.
[40]李红梅.煤系高岭土制备ZSM-5沸石分子筛及其合成机理研究[D].中国矿业大学,物理化学,2014,硕士.
[41]李宏侠.物联网技术在智慧园区停车场系统中的应用研究[D].长安大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[42]李月.龙应台亲情散文研究[D].西南大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[43]高利苹,李纾,时勘.从对框架效应的分析看风险决策的神经基础[J].心理科学进展,2006,06:859-865.
[44]韩义.高炉炉缸炉墙传热和应力的有限元计算[D].东北大学,机械设计及理论,2010,硕士.
[45]汤龙腾.城市步行商业街区空间整治策略研究[D].安徽建筑大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[46]郑乾坤.橡胶树树皮和木质部淀粉分布及消长规律研究[D].海南大学,橡胶学,2014,硕士.
[47]崔怀瑞.腹前外侧壁跨区穿支皮瓣的应用解剖及3D可视化研究[D].南方医科大学,人体解剖与组织胚胎学,2014,博士.
[48]刘道初.两种量子操作分享方案的推广[D].安徽大学,理论物理,2013,硕士.
[49]蒋其辉.2型糖尿病与前列腺癌的相关性分析[D].广西医科大学,内分泌科（专业学位）,2013,硕士.
[50]陈柏材.新时期高校辅导员队伍建设问题及对策[D].西南大学,思想政治教育,2012,硕士.