声传感基阵与数据融合的声源定位系统研究.pdf

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1、数字信号处理■一拄■6翊6圈06响圈0旷⑨@⑧s岛6响w6io~n6in#triag声传感基阵与数据融合的声源·基础研究·定位系统研究米赵佳庆，何宁，朱磊(1．桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林541004；2．中国电子科技集团公司第三研究所，北京100015)【摘要】针对实际应用环境中存在的噪声和反射对声源定位精度的影响，探讨一种基于五元平面阵声传感声源定位的三基阵系统的实现方法，利用声信号到达不同位置各传声器的时延差及各基阵几何位置参数关系进行定位。采用几何数学方法分析声源定位的基础，利用FPGA完成声信号的高速采集和预处理。实

2、验证明，在具有一定环境噪声和反射条件下，系统能对声源的距离、方位进行有效定位，实验数据稳定可靠。【关键词】五元平面阵；声源定位；到达时间差；可编程逻辑；数据融合【中图分类号】TN911【文献标志码】ADOI：10．16311／j．audioe．2015．06．14ResearchofSoundSourceLocalizationSystemBasedonAcousticSensorArrayandDataFusionZHAOJiaqing，HENing，ZHULei(1．SchoolofInformationandCommunicatio

3、n，GuilinUniversityofElectronicTechnology，GuilinGuangxi541004，China；2．TheThirdReseachInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation，Beijing100015，China)【Abstract】Consideringtheimpactofnoiseandreflectionintheapplicationenvironmenttolocalizationaccuracy，athree—arraylo

4、calizationsystembasedOnfive—elementsquarearrayisproposedinthispaper，whichusestimedelaydifferencetoeachmicrophoneandcorrelationgeometricalparametersrelationshipbetweenarraysforlocalization．Thebasisofmuhi—ar—rayacousticsourcelocalizationusinggeometryisanalyzed，high—speeddat

5、aacquisitionandpreprocessingofacousticsig—naliscompletedbyFPGA．Theexperimentresultsindicatethatacousticsourcedistance，azimuthangelandpitchingangelcanbelocatedeffectivelyundertheconditionofenvironmentalnoiseandreflection，andthelocationdataisstableandreliable．【Keywords】five

6、—elementsquarearay；acousticlocalization；TDoA；FPGA；datafusion数据处理能力，满足系统多通道同步数据采集和实1引言时处理的要求，在每个单基阵对声源目标定位的基基于到达时间差(TimeDifferenceofArrival，础上，通过数据融合中心对三个基阵的定位结果进TDoA)方法的声阵列无源定位技术，具有不受视线和行分析融合，给出优化的定位结果，该方法运算复能见度的限制，隐蔽性好，保密性强，成本低廉等优杂度低，在噪声和混响环境下也有较高的定位点J，在军事领域，可用于低空直升机预警、炮

7、位侦精度。查、狙击手探测定位等，在民用领域，可用于视频会议2声源定位原理中确定发言人的位置、视频监控系统中的枪声定位2．1五元十字阵空间坐标模型等。传声器阵列无源定位技术要求对信号进行同五元平面十字阵结构如图1所示，传声器Js，S，步采集和实时处理，而单基阵对空中目标的定位精度S，5距中心传声器s。的距离均为D，所构成的位置低，受环境噪声影响大，针对这些问题，本文提出一种关系称为阵列孔径，以S。为原点建立的空间直角坐元平面十字阵设计的基于FPGA信号采采用3个五标系的坐标分别为S。(0，0，0)，S(D，0，0)，S：(0，D，集预处理与

8、DSP定位算法处理的多基阵声传感声源0)，S(一D，0，0)，S(0，一D，0)。声波以球面波进行定位系统，运用FPGA的高速逻辑控制和DSP的高速传播，设声源目标H到s。的距离为r，rD，H