机器人听觉定位跟踪声源的研究与进展

从基于麦克风阵列和基于人耳听觉机理两个方面综述了当前机器人听觉定位跟踪声源目标的研究动态和发展方向.首先回顾了机器人听觉定位声源的研究历史;其次讨论了两种系统的优缺点;最后指出了未来机器人听觉定位跟踪声源的发展趋势.基于麦克风阵列的声源定位系统,盲波束形成技术是未来进一步研究内容.而基于人耳听觉机理的声源定位系统,运用计算听觉场景分析建立声源定位模型将是未来热点研究内容.     

基于波束形成的三维传声器阵列仿真

为研究基于传声器阵列的声源定位技术在户外环境下实现全方位、高效、便捷的声源信号定位,通过使用波束形成声源定位算法,在考虑传声器阵列的拓扑结构特性下,对各个三维阵列进行声源定位数值仿真。为验证不同阵列的传声器阵列定位效果,基于波束形成算法使用Matlab对相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列声源定位进行仿真。结果表明：相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列定位声源点的定位精度存在不同的差异,且基于波束形成的三维旋排球阵列传声器阵列在全方位声源定位中结果精确度最高。可见设计传声器阵列时,应该要充分考虑到阵元个数、阵列孔径的大小及阵元间距对阵列声源定位的影响。     

基于麦克风阵列多声源定位的新方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

基于子带信噪比估计和软判决的鲁棒双耳声源定位算法

为了提高噪声和混响环境下的双耳声源定位算法性能,提出了一种基于子带信噪比估计和软判决的双耳互功率谱和耳间时间差估计算法.首先根据每帧中每个子带双耳声信号的自相关矩阵估计子带信噪比;其次,将子带信噪比映射为软判决值,并对双耳互功率谱进行加权;最后利用加权后的互功率谱估计耳间时间差,从而判断目标声源方位.仿真测试和实际环境测试均表明:与基于互相关函数、过零率的传统双耳声源定位算法相比,所提算法在噪声和混响的复杂声学环境下,显著提高了双耳声源定位性能.     

基于两个L型阵列的远场多声源定位方法

针对传统方法不能准确地测量远场多声源位置的问题,提出了在近场和远场都能用的多声源3D定位新方法.该方法采用两个L型麦克风阵列,在每个阵列通过多声源的频率及到达角的联合估计求得信号源的夹角,基于每个信号源的夹角对估计多声源的位置.通过仿真实验验证了该方法在近场、远场都能准确地测量多声源位置,通过调节两个L型麦克风阵列之间的距离能得到误差在5%以下的声源定位精度.     

麦克风阵列声源定位中时延估计的改进

时延估计是阵列信号处理中的关键技术,是麦克风阵列声源定位系统中常用的方法.影响麦克风阵列声源定位性能的因素有很多,混响就是其中之一.通常麦克风阵列定位系统多处于室内环境中,除了其他干扰噪声和环境噪声的影响外,声源本身经过环境反射造成的混响也会对其性能造成较大的影响.本文在互相关原理的基础上,综合两种不同的频域加权算法,PATH加权和ML加权进行改进,弥补了原算法不能同时稳健噪声和混响的不足,并得到多种环境下的最优q值,降低了多径效应对估计阵元间的相对时间延迟的影响,提高了时延估计的准确率和声源定位精度.实验结果证实了新方法的时延估计准确率高和最优q值的有效性.     

基于单片机的声音导引自动定位系统设计

1理论算法分析距离远的接收器一定比距离近的接收器后接收到信号。如图1中当移动小车声源从OX线右侧开始运动后,实时判断A、B两点接收到的音频脉冲信号的时间差,当时间差为零时,说明声源到A、B两点的距离相同。同理可以利用接收器A、C图实1现移系动统声示源意离图目标Y方向的位置。     

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.     

车辆声源高度对公路交通噪声预测的影响

目前公路交通噪声预测结果与实际情况存在较大差别,主要原因是声源预测模型存在不足。为了提高交通噪声预测结果的准确性,通过考虑车辆声源的实际高度,运用声学仿真软件Virtual. lab建立竖向高度与车辆声源实际情况一致的声源模型。对受声点的预测结果分析表明:与等效声源模型相比,考虑声源实际高度的噪声模型更符合道路实际情况,提高预测结果的准确性;在3 m高声屏障下道路交通状况全为重型车时预测结果差值最明显,两种声源模型综合噪声差值为1. 71 d B,315 Hz时达到频谱峰值差值3. 03 d B,为道路交通噪声控制提供参考依据。     

正八边形活塞声源辐射声场的指向性研究

建立了正八边形活塞声源模型,求出了该声源的声压分布函数和指向性函数.利用Matlab对声源的指向性进行了三维和二维仿真,并与正四边形活塞声源指向性对比,得出了正八边形活塞声源辐射远声场的指向性特点.为正八边形活塞声源的应用和其他声源的指向性分析提供了一定的参考.     

虚拟听觉重放与听觉声源宽度的扩展

通过心理声学实验研究了用前方一对±45°、±60°、±75°、±90°虚拟扬声器重放不相关噪声信号,以及前方一对虚拟扬声器和真实中置扬声器同时重放不相关噪声信号时,听觉声源宽度(ASW)的扩展和均匀度.结果表明:仅用一对虚拟扬声器重放时,对中心频率为250Hz~1 kHz的倍频程噪声,ASW最宽可以扩展到±70°左右,对粉红噪声ASW最宽可以扩展到±50°左右;当一对虚拟扬声器的张角较宽时,声像扩展不均匀,出现中间空、两边强的现象;当采用虚拟扬声器和真实的中置扬声器同时重放时,中置扬声器相对于虚拟扬声器的重放声压级对ASW的宽度和均匀度都有较大的影响;通过调节中置扬声器的重放声压级可以使ASW均匀扩展到比较宽的位置.进一步的理论计算和实验测量表明:只有在IACC0(双耳信号互相关函数在t=0时的取值)0的情况下,ASW和IACC(双耳信号互相关系数的最大值)之间才具有线性负相关性;而对所有类型的重放信号,ASW和IACC0之间都具有线性负相关性.     

虚拟声重发系统的声场分析及应用

对虚拟声系统的重发声场进行分析与实验,证明了采用三扬声器5虚拟声重发系统可在一定程度上克服两扬声器系统的缺陷,其听音区域得到扩大,声像稳定性得到提高。并且指出,三扬声器虚拟声重发的方法可用于5．1通路环绕声的侧向声像重发、家庭影院的环绕声重发和室内声场可听化模拟。     

逆滤波算法的扬声器系统均衡研究

扬声器系统的脉冲响应可以分解为一个最小相位系统和一个全通系统。根据最小相位系统的性质,可对扬声器系统的最小相位系统部分进行逆滤波以达到音质均衡的目的。通过该算法对两款扬声器系统进行音质均衡的实验。采用不同信号长度的逆滤波,对比其均衡结果,并对扬声器系统的逆脉冲响应进行分析。最后总结出在对扬声系统进行逆滤波时,其逆滤波长度不必太长,可适当缩短以减少硬件成本;但其长度必须要能包含逆脉冲响应的所有非零信号,否则会出现失真。     

光全息技术辅助扬声器设计

高保真重放系统扬声器是高级音响设备的最基本的元件之一.扬声器的发声主要靠两个方面,一是音圈的振动转换为扬声器纸盘的振动,二是纸盘的振动推动空气运动,产生声波及声压.理想的情形,在各种声波频率下,纸盘均应作活塞式振动.此时,纸盘幅射声波面积为最大,声压也大;此外,声压也和振幅有关.振幅愈大,声压也愈大.所以声压和纸盘的净体积速度有关.当声压高且频率特性曲线为水平直线时,质量较为理想;如在某频率时振膜上某部份不振,或振膜上各部份产生相互反向振动.则这频率的声压突然大幅度下降,同时产生高次谐波而使音质变坏。在扬声器中提高声压.避免声压频率特性曲线出现谷点是提高质量的关键.     

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.     

关于塞曼效应的三种解释法的异同

讨论塞曼效应的三种解释法的异同，发现三种解释法所得结果一致，但经典理论所得结果与其他两种理论所得结果其含义稍有差别。     

模式识别技术在扬声器故障诊断中的应用

针对目前扬声器检测普遍采用人耳监听的现状，提出一种基于模式识别技术进行扬声器故障检测的方法．首先，对87个类型已知的各类扬声器进行数据采集和数据处理，并计算不同类型扬声器的类标准频谱图；然后，测试其他已知类型的扬声器，进行数据处理，计算其频谱与类标准频谱图之间的欧氏距离、相似度和二维相关系数三种指标，并根据其对扬声器进行识别．试验结果表明，利用频谱图及多指标的模式识别技术能够提高故障诊断精度．     

多目标优化设计分频网络方法研究

论述了运用多目标优化设计扬声器系统分频网络的方法。使用实测的扬声器阻抗、频响数据，模拟扬声器接入分频网络后扬声器系统的响应，并运用多目标优化方法对系统响应进行优化设计，使系统的多个响应达到预定的目标。给出的实例表明，设计结果和实测的曲线是一致的。     

扬声器参数集成检测系统的研究

利用正弦扫频信号激励扬声器,并获取扬声器的响应信号,其波形曲线的最大值即为扬声器的谐振频率.利用方波信号激励扬声器,通过扬声器的振动方向判断扬声器的极性,极性合格的扬声器振动方向为正,极性不合格的扬声器振动方向相反.将一个电阻与扬声器串联,检测扬声器接线柱和盆架之间的电压,通过电压值判断扬声器的绝缘阻抗.上述实验方法通过实验验证均是可行的.通过上述原理,扬声器三参数集成检测系统由计算机软件实现,并通过了100 个扬声器检测样本的验证.实验结果表明集成检测系统可行、高效.     

神经元的区分能力与置信水平

当神经元接受两种不同的刺激时,利用发放率分布考虑神经元的区分能力与置信水平,对其分布分别服从相同和不同方差的高斯分布情形,给出了度量两种可能分布的分开程度的量―区分能力,和度量这种区分可靠性的量―置信水平,刻画了区分能力与其置信水平之间的关系,并给出了最优阈值的选择以及执行最优区分任务的解码过程.