基于波束形成算法的声源定位与DSP实现.pdf

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1、第37卷第1期压电与声光Vo1．37NO．12015年O2月PIEZOELECTRICS&ACOUST00PTICSFeb．2O15文章编号：1004—2474(2015)01一O117—05基于波束形成算法的声源定位与DSP实现张自嘉，李贺，花晓蕾，张丽萍(南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京210044)摘要：声源定位在军事、工业噪声定位等领域具有广泛应用，基于麦克风阵列信号的波束形成是声源定位的主要方法。与传统波束形成算法相比，最小方差无失真响应(MVDR)算法具有较大优势，但MVDR算法运算量大，一般处理器无法满足实时性要求。针对波束形成算法的数据量大，运算复杂的特点

2、，选取TI公司推出的TMS320DM642定点DSP芯片，采用c和汇编语言混合编程，实现了8个麦克风组成的均匀圆阵基于MVDR算法在TMS320DM642DSP的应用，其处理速度比在ARM上快，具有速度快，精度高，实用性强的特点。关键词：麦克风阵列；声源定位；最小方差无失真响应(MVDR)；TMS320DM642中图分类号：TP391．8；TN9l1文献标识码：ABeam-FormingAlgorithmBasedonSoundSourceLocalizationandDSPImplementationzHANGZijia，LIHe，HUAXiaolei，zHANGLiping(

3、SchoolofInformationScience&Control，NanjingUniversityofInformationScience&Technology，Nanjing210044，China)Abstract：Soundsourcelocationhasawideapplicationinthemilitary，industrialnoiselocationandotherareas；thebeam—formingbasedonmicrophonearrayisthemainmethodforsoundsourcelocalization．MVDRalgorith

4、mhasagreateradvantagecomparedtOconventionalbeam—formingalgorithms，however，MVDRalgorithmhasalargeamountofcalculationandgeneralprocessorcannotmeetthereal—timerequirement．Consideringthecharacteristicsofhugedataandcomplexoperationsintheprocessionofbeam-forming．thefixed—pointDSPchipTMS32ODM642pro—

5、ducedbyTICompanyisselected．MixedbyCandAssemblyLanguage，theapplicationofuniformcirculararrayofeightmicrophonesonTMS32ODM642DSPbasedMVDRalgorithmcanberealized．TheprocessingspeedismuchfasterthanontheAdvancedRISCMachines(ARM)，withthefeaturesofhighspeed，highprecisionandstrongprac—ticability．Keywor

6、ds：microphonearray；soundsourcelocalization；MVDR；TMS32ODM6420引言度估计，相对于矩形阵又减少了阵元个数，故其具有更高的实用意义l6]。采用TMS320DM642DSP近年来声源定位技术取得了长足发展，在军事、作为硬件平台，将采集得到的数据运用均匀圆阵的工业噪声定位等领域具有广泛应用。使用麦克风阵最小方差无失真响应算法在DSP上进行数据处理，列处理声音信号成为一个热点，其基本原理是用多进而计算出声源位置。对核心处理器为个麦克风排列构成不同形状，将空间来自不同方向TMS320DM642DSP芯片的均匀圆阵麦克风声源的声音信号进

7、行空时处理，进而实现声源的定位。定位系统配以精简的声源定位算法，使麦克风阵列基于麦克风阵列的声源定位，按原理可分为基于到具有更广泛的应用。达时间差(TDOA)技术，基于高分辨率谱估计的定位技术和基于最大输出功率的可控波束形成技1麦克风阵列信号处理模型术[1]3类。麦克风阵列的排列形式上可分为十字我们只讨论近场条件下的麦克风阵列模型，图阵、直线阵和圆形阵等，由于均匀圆阵可进行二维角1为8麦克风均匀线阵的结构图，麦克风间距相等，收稿日期：2014—05—12基金项目：国家自然基金资助