基于麦克风阵列的声源时延估计算法的研究

基于麦克风阵列的声源定位技术在通信．语音处理等领域得到广泛的应用。本文在充分考虑环境噪声和多径反射噪声情况下，对互功率谱相位时延估计法（CSP）提出了一种改进的互功率谱相位时延估计法（M—CSP）。仿真结果表明，在强噪声和强混响下，M—CSP法此CSP法在性能上有很大的提高。     

基于改进时延估计的声源定位算法

针对强噪声和强混响条件下, 室内声源定位算法收敛速度慢和定位精度低等问题, 提出一种基于改进时延估计的声源定位方法. 该方法建立在单源多元混响模型下, 首先用四元十字型麦克风阵列估计时延; 然后在广义互相关时延估计算法的基础上, 引入二次相关法以削弱噪声干扰, 同时采用LMS(最小均方)自适应滤波算法弥补广义互相关方法的不足, 提高混响环境下的时延估计精度; 最后, 通过远场近似几何方法定位声源. 实验结果表明, 与相位变换加权广义互相关函数(GCC-PHAT)算法相比, 该方法具有较好的抗噪能力与抗混响能力, 能获得更准确的定位结果.     

基于麦克风阵列的声源定位研究

基于麦克风阵列的声源定位是有效声源提取的前提和基础，其技术在多媒体通信中得到了广泛的应用．讨论了基于麦克风均匀线阵和均匀圆阵的声源定位方法，并进行了仿真，其结果表明这两种模型均能有效地提取出声源的位置．并给出了算法的硬件实现的原理框图。     

基于麦克风阵列的时延估计新方法

针对传统时延估计方法易受噪声和混响影响的问题,提出了一种基于麦克风阵列的时延估计新方法.该方法充分利用多个麦克风的空域信息和每个麦克风时域信息,以提高算法对环境噪声的抑制能力.该方法在抗噪声和抗混响性能方面都优于常用的PHAT-GCC(Phase Transform-Generalized Cross Correlation) 方法.仿真实验表明,与MCCC(Multichannel Cross Correlation Coefficient)方法相比,在信噪比为20 dB,阵元个数为2～6个,混响时间在200～620 ms条件下,该方法的时延估计错误率明显降低.     

基于麦克风阵列的近场声源定位

根据近场语音信号的特点,研究使用麦克风阵列的近场声源定,位技术.为了克服MUSIC算法本身的局限,对阵列的输入信号进行时一频变换并抽取子带,在此基础上估计声源的数量并对实现对语音信号的定位.最后,根据谱峰的特点,提出了一种快速谱峰搜索算法.仿真结果表明,在有混响的房间中,算法有效的提取了声源的方位.     

基于TDOA麦克风阵列声源定位技术

随着科技的进步和发展,声源定位技术已经成为人们研究的重要课题之一。基于声达时间差(TDOA)是阵列语音信号处理的核心技术,其作用是估算出同一声源信号到达不同麦克风时,因为传输的距离不相同而引起的时间差。麦克风阵列对于室内环境噪声抑制、声源定位、跟踪这些方面都比单个麦克风有优势,从而优化语音信号采样质量。该文主要讲的是用麦克风阵列和时延估计声源定位方法对声源进行定位及跟踪。     

基于广义互相关改进的麦克风阵列声源定位方法

基于麦克风阵列的声源定位技术因其安全性和隐蔽性,涉及军事和民用等诸多领域.其定位方法大体可以分为三类:基于到达时延估计(Time Difference of Arrival,TDOA)、基于最大输出功率的可控波束形成和高分辨率谱估计,其中基于广义互相关(Generalized Cross Correlation,GCC)的时延估计进行声源定位的算法因其运算量小、定位精度高而得到了广泛的应用.但在实际应用中,环境噪声的存在使传统的GCC加权算法的定位精度不高,所以有一定的局限性.针对这一问题,构建三元直角三角形麦克风阵列,利用时延估计进行声源定位,改进传统的PHAT相位加权算法,提出基于广义互相关的SCOT/PHAT联合加权时延估计算法.通过对不同加权函数的广义互相关时延估计算法进行Matlab仿真对比,结果表明:在小信噪比环境下,该算法较传统的广义互相关算法具有更强的抗噪能力.     

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.     

基于时延估计的麦克风阵列一致性分析

基于麦克风阵列的声源定位技术广泛应用于现场录音及会议通信等领域.常用的麦克风阵列声源定位技术中,时延估计是一种硬件成本低、计算量小且易于实现的算法.影响麦克风阵列时延估计的因素很多,麦克风阵列阵元的一致性性能是其中之一.基于相位变换的广义互相关算法,提出了一种新的麦克风阵列阵元一致性估计指标.构建3组阵元一致性指标不同的麦克风阵列,开展了对实际声源的角度估计.计算麦克风阵列对声源角度的估计时延和声源角度的理想时延之间的差值,建立了其与声源角度估计误差的方差关系,提出了基于时延估计误差的麦克风阵列阵元一致性估计指标,并验证了该指标在麦克风阵列阵元选择上的实际指导意义.     

一种用于声源定位的光纤麦克风阵列

声源定位技术用途广泛,近些年来备受关注.目前虽已有商业化的压电麦克风阵列用于声源定位,但在极端环境下使用受限,亟需工作原理不同、能克服特殊环境的新型麦克风.光纤麦克风具有抗电磁干扰、耐腐蚀、防爆、灵敏度高等显著优点,是一种极佳的解决方案.本文利用Sagnac干涉原理与时分复用方法,搭建了一组全光纤麦克风阵列,结构简单,对设备要求低,可实现多点实时声压传感;又将语音处理算法双门限端点检测法与TDOA时延定位技术运用到该光纤系统,成功实现了高精度的声源定位,并可通过再接入EDFA等光放大器件将阵列拓展,实现立体定位与进一步提升精度,具有很强的实用性与广阔的应用前景.     

基于麦克风阵列的语音信号实时时延估计

为了更好地利用麦克风阵列定位语音信号,得到更高的定位精度,研究了时延估计算法的构成方法与性能特征,分析了定位过程中误差的产生原因与环境,提出了切实可行的减小或消除相应误差的办法。该算法利用同一语音信号分别到达各麦克风的时间差,进行关系换算。利用Matlab在电脑上仿真的定位结果表明,该修改方法能大大改善定位的准确性,提高时延估计算法在实际应用中的利用率。     

基于球麦克风阵列的三维空间多声源定位

由于球麦克风阵列本身结构的特殊性,目前它广泛的应用于声场录制、波束形成、声场重现和声场分析等等领域.利用球麦克风阵列的对称性进行三维空间的多声源定位,和传统的声源定位方法不一样,通过分析声波传播的物理特性,采用球谐函数声场分解的方法,研究和探讨了离散的球麦克风阵列求解多声源情况下球散射声场球谐系数的方法,同时采用球傅立叶变换的方法分析了多声源情况下声场的指向性因子的变化情况,并由该指向性因子的等高线图确定了三维空间中的各个声源方向.同时还大致分析了麦克风阵列的离散化所导致的声场分解的误差,讨论了麦克风阵列的大小、麦克风位置以及声场分解模态的高低对声源定位精度的影响,最后采用了遗传算法对球麦克风阵列的麦克风位置进行设计和优化,提出了在有实际应用条件限制下设计优化球麦克风阵列的一种方法.计算机模拟表明,基于声场球谐系数求解和球傅立叶变换的方法可以同时有效的确定三维空间中任意方向的多个声源的方向.     

基于压缩感知的麦克风阵列声源定位算法

为了提高麦克风阵列在高混响、低信噪比环境中的定位性能,提出了一种基于压缩感知的声源定位算法.该算法将声源定位问题转化为稀疏信号的重构问题,将不同位置的房间冲激响应作为特征以构建字典.首先,将麦克风接收信号转换至频域,从具有较高能量的频点中求得一组扩展的频域声源信号矢量,该矢量中包含了声源的位置信息.然后,在频域中整合这些扩展的声源信号矢量,使声源的位置信息更突出,矢量中最大元素所对应的空间位置即为声源的位置估计.仿真实验结果表明,与相位变换加权的可控响应功率(SRP-PHAT)定位算法相比,所提算法的定位成功率更高,对混响的鲁棒性更强,更适合高混响低信噪比环境中的声源位置估计.     

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。     

基于麦克风阵列声源定位的发展历程及关键技术

回顾了基于麦克风阵列的声源定位系统的发展历程,对声源定位关键技术进行了讨论,分析了现有算法并对各算法的优缺点进行比较,文章的最后对麦克风声源定位技术的难点进行了概述,为进一步研究麦克风阵列信号处理奠定基础。     

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。     

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。     

基于三线交点球麦克风阵列的远场多声源定位

设计一种三线交点球麦克风阵列,利用该阵列进行球面声压采样,实现了基于平面波分解的三维空间远场多声源定位.声源定位对比实验结果表明,采用98元的三线交点球麦克风阵列进行远场多声源定位,可以提高声源定位的精度和空间分辨率,且对环境噪声具有良好的鲁棒性.     

基于麦克风阵列的声源定位算法研究及DSP实现

基于时延估计的声源定位技术是目前出现的定位方法中计算量最小、最易于实时应用的方法。时延估计的精度和鲁棒性是实现麦克风阵列声源定位系统精确与稳定的关键要素。然而在实际环境中大多存在较大的环境噪声和比较强的反射,影响了时延估计的准确性,进而影响对声源位置的准确估计。为了提高定位的精度,本文采用结合多帧加权平滑方法的GCC-PHAT-进行时延估计,仿真证明这种时延估计的方法在有噪声和混响存在的条件下仍然有比较高的准确性和比较好的实时性。搭建了一个四通道声源实时定位系统,对该系统的性能进行了测试。实验结果表明,在实验室的有噪音和反射的环境中,该系统的角度定位精度基本上能够控制在一个较小的范围内,具有比较强的应用性和稳定性。     

基于频域联合稀疏模型的麦克风阵列移动声源定位

针对实际应用中移动说话人场景,相邻语音帧之间的空间相关性急剧下降会导致声源定位估计性能下降的问题,提出利用语音频点间的空间相关性进行频域联合稀疏估计,从而提高声源移动条件下的声源定位性能.实验结果表明,频域联合稀疏的波达方向(direction of arrival,DOA)估计算法在移动说话人场景中,性能优于传统定位算法和基于压缩感知(compressed sensing,CS)的正交匹配追踪算法.