基于音频空间定位系统的研究毕业论文

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1、论文题目：基于音频空间定位系统的研究学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名完成日期：摘要本文提出了利用音频进行声源定位的方法，该方法是在基于时间差TDOA（timedifferentialofarrival）的定位技术基础上提出来的。概括了利用驻极体麦克风传声阵进行声源进行定位的方法，采用多个传声器构成传声器阵列，实际上相当于在时域和频域的基础上增加了一个空间域，对接收的来自空间中的音频信号进行空时处理，这是传声器阵列信号处理的核心思想。本文详细给出了时延差（TDOA）定位算法的原理。关键词：音频选择延时

2、估计声源定位驻极体麦克风AbstractInthispaper,theuseofaudiosoundsourcelocalizationmethodisbasedonthetimedifferenceTDOA（timedifferentialofarrival）basedonpositioningtechnologyputforward.Outlinestheuseofelectretmicrophonearrayforsoundtransmissionmethodtolocatesoundsource,

3、microphonearraywithmultiplemicrophoneconstitute,infact,equivalenttothetimedomainandfrequencydomainbasedontheadditionofaspatialdomain.Onreceivingfromspace,space-timeaudiosignalprocessing,microphonearraysignalprocessingisthecoreidea.Thispapergivesthetimedif

4、ference（TDOA）positioningalgorithmprinciple.Keywords:AudioSelect,Delayestimation,Soundlocalization,Electretmicrophone.目录1前言11.1研究背景11.2高精度声源定位系统面临的问题11.3本论文完成的工作11.4研究现状22驻极体麦克风简介32.1特点32.2特性说明及特性设计33硬件电路设计43.1系统构成43.2组成模块介绍43.3声源定位算法设计64时延定位原理74.1基于声达时间差的

5、声源定位技术74.2时延估计算法研究84.2.1时延估计的物理含义84.2.2基于广义互相关GCC的TDOA估计法94.3DTOA的定位原理与实现114.3.1传声器和声源位置关系的几何模型124.3.2空间几何定位算法145系统的软件设计16结束语18致谢19参考文献20附录：程序清单211前言1.1研究背景声源定位技术是利用声学和电子装置接收并处理声场信号，以确定自然声源或人为声源位置的一种技术，有着十分广阔的应用前景。根据探测方式的不同，声源定位技术分为主动声定位和被动声定位两种。主动声定位包括发射

6、装置和接收装置，例如使用雷达向外发射信号，根据回波的性质判断目标的位置口本文所研究的基于传声器阵列的声源定位属于被动定位技术，它只有接收装置而没有发射装置，同传统的主动声定位技术相比，它具有隐蔽性强、不受电磁波干扰的特点。基于传声器阵列的声源定位就是利用被动声源定位的特点，同时结合传声器阵列空间选择性强、抑制噪声能力强以及无需人为移动的优点，通过对多路信号进行分析处理，在空间域中定出一个或多个声源的平面或者空间坐标，从而得到声源的位置。它可用于电话会议、视频会议等系统中控制摄像头和传声器阵列波束方向对准发

7、言人;也可用于语音及说话人识别软件的前端预处理，以提供高质量的声音信号，提高语音及说话人识别软件的识别率;也可用于强噪声环境下的声音获取、大型场所的会议记录，以提高声音拾取的质量:还可用于助听装置中，更好地为耳障患者服务。因此具有较高的应用价值和广阔的发展前景，值得进行研究探讨。1.2高精度声源定位系统面临的问题(l)传声器阵列声源定位系统的一个基本要求是能定位和跟踪声源，因此对阵列信号的处理应满足一定的运算量要求，以便实时实现，也即面临着既要提高精度，又要尽可能减小运算量的矛盾。因此要仔细分析比较各种定

8、位方法的优缺点，根据系统的具体要求选出最优的定位算法。(2)对于一个定位系统而言，传声器的数量越多，相对位置变化越多，提供的空域信息量就越大，从而具有更高的定位精度。在实际系统中，传声器位置的摆放比较固定，数量也比较少，因此，面临着在数量比较少且位置相对固定的传声器阵列的情况下，如何提高定位精度的问题。(3)混响和噪声的存在，使信号幅度衰减、音质变差，所以怎样尽可能地消除混响和噪声的影响，是高精度声源定位系统面临的又一难题。1