基于音频空间定位系统的研究设计

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1、论文题目：基于音频空间定位系统的研究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。关键词：音频选择延时估计声源定位驻极体麦克风AbstractInthispaper,theuseofaudiosoundsourcelocalizat

2、ionmethodisbasedonthetimedifferenceTDOA（timedifferentialofarrival）basedonpositioningtechnologyputforward.Outlinestheuseofelectretmicrophonearrayforsoundtransmissionmethodtolocatesoundsource,microphonearraywithmultiplemicrophoneconstitute,infact,equivalenttothetimedomainan

3、dfrequencydomainbasedontheadditionofaspatialdomain.Onreceivingfromspace,space-timeaudiosignalprocessing,microphonearraysignalprocessingisthecoreidea.Thispapergivesthetimedifference（TDOA）positioningalgorithmprinciple.Keywords:AudioSelect,Delayestimation,Soundlocalization,E

4、lectretmicrophone.目录1前言11.1研究背景11.2本文研究的内容11.3研究现状22驻极体麦克风简介22.1特点22.2特性说明及特性设计23硬件电路设计33.1系统构成33.2组成模块介绍33.3声源定位算法设计64时延定位原理64.1基于声达时间差的声源定位技术74.2对时延估计算法的研究74.2.1时延估计简介74.2.2基于广义互相关GCC的TDOA估计法94.3DTOA的定位原理104.3.1传声器和声源位置关系的几何研究124.3.2空间定位算法135系统的软件设计15结束语17致谢18参考文献19附录：程

5、序清单201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

6、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本文研究的内容本文对基于传声器阵列的声源定位系统的关键技术进行了

7、较为深入的研究，重点研究了基于到达时间差(TDOA)的声源定位技术，主要完成以下工作:(l)详细分析基于传声器阵列的声源定位技术的工作原理，总结归纳井比较几种常用定位方法的优缺点.(2)对基于声达时间差的时延估计方法作详细的推导。重点研究两种时延估计方法:广义互相关时延估计法和最小均方自适应时延估计法，并针对其缺点进行改进，同时讨论了基于信号初始段包络和基于高阶统计量的时延估计方法。(3)归纳几种常见的定位方法，重点研究基于时延的音频空间几何定位法，并进行误差分析。(4)提出一种实际可行的定位方法，进行论证。本文采用多个传声器构成传声器阵

8、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。现有的基于传声器阵列的声源定位技术基本上可以分为四类:基于最大