噪声下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位

在人与人交流中,人耳能很好地定位出周围声音的位置,而在声源定位技术里,基于传统麦克风声源定位在噪声环境下无法精确地定位出声源.根据人耳能准确地辨别出声源这一特性,提出一种在噪声下基于人耳耳蜗基底膜分频特性的声源定位方法.该方法是利用多个麦克风对声源信号进行采集,将采集到的信号通过基底膜滤波器进行滤波、除去与声源无关的噪声,运用空间映射互相关方法对声源进行定位.该方法所定位出的声源位置比传统声源定位技术所定位的位置误差小、精准度高.实验结果表明,噪声环境下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位比基于传统麦克风声源定位技术更接近声源的真实位置;噪声环境下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位具有更高的精度与更好的鲁棒性.     

基于声音传感器阵列的空间定位系统

 声源定位技术在视频会议、语音识别、目标定位和助听装置等领域有着重要的应用。声音传感器阵列相比单个声音传感器来说,除了可以提高信噪比外,还能够实现声源的定位和跟踪。本文采用TI MSP430F149单片机为声音传感器阵列空间定位系统的控制核心,选择蜂鸣器为声源,空间坐标系上的各接收器对采集到的声音信号进行放大和滤波处理,单片机控制器根据各接收器处理后的信号,运用基于时延的定位理论形成空间坐标系定位算法,定位声源。     

基于时延估计法的泄漏噪声定位试验研究

针对电站锅炉炉管泄漏问题,对基于时延估计法的定位方法进行了试验研究.通过外放高频声音信号模拟炉管泄漏信号,采用互相关算法估计两两通道间的时延值,根据距离公式建立定位方程,采用牛顿迭代法对其求解,获得泄漏点位置.试验结果表明:当声源为脉冲信号时,时延估计值很准确,当声源为连续周期声源信号时,时延估计值最大在-T/2～T/2(声源信号的周期)范围内变化;在一定范围内,采样率越高,时延值精度越高,定位效果越好;相较于声速,采样率对定位结果的影响更大.     

可穿戴式头部摆动姿态检测系统

为解决传统人机交互方式对于部分重度残疾人士或在某些特定场合不适用的问题，设计了一种可穿戴式头部摆动姿态检测系统.首先，由头部摆动姿态检测模块采集头部的原始姿态数据；其次，在时域上分析三轴加速度数据，并利用四元数姿态解算三轴角速度数据；然后，结合三轴加速度和角速度数据确定5种头部摆动姿态相对应的阈值范围，通过滑动窗口法区分指令动作和无意识动作，完成头部摆动姿态检测；最后，采用蓝牙无线通信方式将指令传输至蓝牙子系统模块，并通过串口在上位机显示结果.试验结果表明，该系统可以准确检测头部摆动姿态、区分无意识头部动作，头部摆动姿态检测平均正确率达96%.该头部摆动姿态检测系统具有结构简单、准确率高、成本低、阈值可调等优点.     

WSNs中节点协同声源定位协议研究

声源定位是无线传感器网络重要的应用领域之一.由于实际环境中的声源大部分是运动的,因此设计一种快速准确的声源定位协议是关键.文章研究了一种多传感器节点协同的声源定位协议,完整考虑了节点处理声音和射频信号的响应时间,分析了它们对该声源定位协议定位精度的影响,推导出声源定位边界性条件.实验结果表明该协议相对于现有的精确声源定...     

基于结构化时延估计算法的声源定位研究

针对声源定位研究中无法实现三维空间内高的定位问题、俯仰角以及方位角无法达到360°空间体内系统精度一致性的问题,提出了一种基于结构化延时估计算法的声源定位研究。首先对采集的波形进行去混响滤波处理,提高采集声音信号的信噪比以后,依据空间内拾音器的安装位置以及单元划分,引入细胞单元的结构化模型,该算法首先要根据细胞单元元素位置坐标,在空间体内建立虚拟坐标参考系,依据参考系中方位角、俯仰角、半径,推算出声源发声体在空间中的位置,该算法经过数据采集分析验证具有精度高、定位灵活等特点,适用于生活环境中的大部分场合。     

坐立两便式心冲击信号检测系统设计与实现

设计并实现了一种坐立两便式心冲击(BCG)信号检测系统.该系统采用高精度A/D转换芯片TM7708、程控比例放大和数字滤波技术实现了BCG信号检测.采用小波分析技术对信号进行消噪处理,以提取特征波形,并通过VB软件编程实现心率自动检测.采集30例心冲击信号,与同步采集的单通道心电信号进行对比.结果表明,两种信号的节律一致,心率检测准确率达98.2%,验证了系统的正确性.该系统便携式的设计方便受试者随时对心脏机械活动进行监测,也为后续心脏和呼吸信号提取和分析提供了可靠依据.     

基于结构化时延估计算法的声源定位

针对声源定位研究中无法实现三维空间内高的定位问题、俯仰角以及方位角无法达到360°空间体内系统精度一致性的问题,提出了一种基于结构化延时估计算法的声源定位研究。首先对采集的波形进行去混响滤波处理,提高采集声音信号的信噪比以后,依据空间内拾音器的安装位置以及单元划分,引入细胞单元的结构化模型,该算法首先要根据细胞单元元素位置坐标,在空间体内建立虚拟坐标参考系,依据参考系中方位角、俯仰角、半径,推算出声源发声体在空间中的位置,该算法经过数据采集分析验证具有精度高、定位灵活等特点,适用于生活环境中的大部分场合。     

飞机结构强度试验异常声源信号提取方法研究*

针对飞机结构强度试验环境复杂的特点,进行了飞机结构异常声源信号提取方法研究。采用经验模态分解方法进行声源降噪处理,通过Teager能量算子加短时过零率的双参数双门限法,进行带噪信号的端点检测,形成了一套飞机结构强度试验异常声源信号提取方法。通过提取复材板断裂和铆钉断裂等飞机真实结构的异常声源信号,对该方法进行了验证。结果表明,该方法能够在含背景噪声的信号中准确提取飞机结构异常声源信号,适用于飞机结构强度试验复杂环境中的异常声源信号提取。同时,为实现飞机结构异常声源快速定位和声源特征辨识奠定了技术基础。     

基于MSP430的声音定位系统设计

本系统是用MSP430G2452单片机产生频率为500Hz的方波信号,该信号用三极管进行放大及驱动后输入到扬声器作为声源。接收部分使用麦克风进行接收,再通过对四个麦克风接收到信号的时间先后进行处理,经过一套比较完善的算法可得声源的坐标,即可进行声源定位。然后经过后级的更精确的算法,当声源移动时,可实时检测到声源坐标。     

一种WSN环境下多机器人协作式声源定位方法

研究多机器人协作式任务执行具有现实意义。针对目前机器人声源定位算法不能满足多机器人协作式搜寻声源的场合,提出一种无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)环境下的多机器人窄带声源定位方法。该方法根据接收信号强度对多个机器人的全局坐标进行测距定位,利用到达时间差(Time Difference of Arrival,TDoA)定位方法估计机器人与声源的相对距离,并结合全相位傅里叶变换(all-phase FFT,apFFT)算法提高相对距离的估计精度,最后通过测距定位算法得到声源的全局坐标值。在4个WSN节点和3个机器人组成的系统中进行方法测试,实验结果表明：该方法能实现三机器人协作式的声源定位任务,定位准确率较高,可满足搜救场合中声源定位的要求。     

多功能水声信号发生及数据采集显控系统设计

 针对水声信号复杂多变和数据采集卡价格昂贵等问题,提出基于声卡采集及虚拟仪器技术的多功能水声信号发生和数据采集显示控制系统设计方法,并以LabVIEW为设计平台,利用声卡及NI-DAQ设备实现对多功能水声信号的控制、发射、显示和对音频信号的采集、显示.系统不仅能够作为虚拟信号源产生所需信号用于水声发射机,而且能够利用声卡采集测量模拟音频信号并实时显示.将系统产生发射信号作用于水声功率放大器,结合实际应用验证,表明该系统能够有效实现对所需实际信号的发生与控制.本研究设计的控制输出及采集输入模块集成度高,通用性强,且减小了硬件开销,界面友好、价格低廉、操作简便,便于推广应用.     

基于Tabu算法的声源定位方法

提出一种Tabu搜索算法的声源定位方法．该方法在获得声源信号后，使用基于声到达时间差TDOA方法计算信号的时间延迟，最后应用Tabu搜索算法搜索最佳声源位置．模拟结果表明，该方法是一种定位精度高、效率高的声源定位方法。     

基于虚拟仪器的瞬时声响三维实时定位系统

基于平面四元方阵三维声响定位模型和互功率谱相位时延估计算法,按照虚拟仪器的设计理论,采用研华PCI—1714数据采集卡进行瞬时声响检测、激励及信号采集,由LabVIEW和Matlab混合编程进行系统控制,设计了四元同步实时声响定位系统.结果表明:该系统对瞬时声响的定位速度较快,精度理想,能进行有效实时跟踪定位.     

Head rotation and sound image localization in the median plane

The effect of head rotation on median plane sound source (or image) localization is studied. It is suggested that, at low frequency, the change of interaural time difference (ITD) caused by head rotation supplies information for determining sound source direction in the median plane. Based on the suggestion, the summed sound image Ioealization equations for multiple loudspeakers arranged in the median plane are derived. Especially, for a pair of loudspeakers arranged front-back symmetrically in the median plane, the localization equations are similar to that of stereophonic sound in horizontal plane. A sound image localization experiment was carried out to prove the theoretical analysis. The results of this paper are not only available to virtual spatial auditory, but also supply a quantitative validation of the hypothesis that head rotation is a cue for sound source localization in the median plane at low frequency.     

基于卷积神经网络的移动机器人声源定位方法综述

听觉系统是机器人感知周围环境信息的重要途径之一,精准有效地进行声源定位,可极大提高移动机器人的感知与决策能力。将声源定位应用于危险环境救援与巡检具有重要工程意义。随着深度学习的广泛应用,引入卷积神经网络(convolutional neural networks, CNNs)的声源定位效果显著改善。将移动机器人声源定位研究从网络架构与改进、声音特征类型、数据仿真与增强,以及多模态信息融合四个角度进行综合对比及分析,并对技术的应用提出思考与展望。     

基于时延估计的远场被动声源定位算法

现有的基于时延估计的声源定位算法大多假定声源是近场源,而在手机等手持式声源定位设备这种小尺度传声器阵列的应用场景中,声源主要为远场源。传统的基于时延估计的声源定位算法在处理远场源时,效果不佳。为了实现在该类情景中快速而准确地定位,提出一种适用于远场源的定位算法;同时提出一种用于计算广义互相关-相位变换(generalized cross correlation phase transformation, GCC-PHAT)时延估计结果置信度的算法,置信度用于估算时差(time difference of arrival, TDOA)协方差矩阵和选用传声器对。将传声器视为节点,用置信度表示节点间的距离。将传声器对的选用问题转化为图论中的路径规划问题,即寻找经过所有节点的最长路径。MATLAB仿真实验结果表明：当声源归为远场源时,与传统Chan算法相比,本文提出的远场定位算法在准确度和精度方面都有很大优势。采用基于路径规划的传声器对筛选算法后,远场定位算法将具有优异的抗干扰能力,在低信噪比或者高混响时间等恶劣声学环境下,也具有令人满意的定位效果。     

运动声源的双耳录音声像定位效果分析

分析了不同运动方式下双耳录音的声像定位效果,录音采用的声学头模是由中国传媒大学自行研制的,头部尺寸符合中国人的平均生理参数。共录制、评价了三种声源状态下的定位效果：静止、射线运动和横向运动。主观评价实验结果表明运动声源有助于将声像定位在头外,在一定程度上改善了头中定位效应,但声源运动并不能有效地减少声像前后混淆率和上下混淆率。此外,不同的声源运动方式也影响着声像定位的正确率,横向运动比射线运动的声像方向定位正确率高9%。