基于聲達時間差的移動機器人聲源目標定位方法研究.pdf

1、　　伴隨著移動機器人應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴大，其所面對的工作環(huán)境也愈來愈復(fù)雜。面對呈現(xiàn)多種信息的各種不確定和非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，單一的視覺感知方式必然降低機器人對環(huán)境的適應(yīng)性，進而影響其智能決策水平。作為機器人處理聲音信息的器官，從仿人角度出發(fā)而構(gòu)建的機器人聽覺系統(tǒng)，已成為機器人領(lǐng)域的重要研究對象。其利用聲音傳播的物理特性，可以與機器人視覺系統(tǒng)相配合，彌補其視角有限、依賴光照及無法穿過非透光障礙物等局限性。本文針對目標定位這一環(huán)境感知領(lǐng)域的基本問

2、題，通過將移動機器人技術(shù)與聲源定位技術(shù)進行有機結(jié)合，旨在實現(xiàn)噪聲條件下基于聲達時間差的移動機器人聲源目標定位。本文圍繞這一研究目標主要完成了以下四方面研究工作：
　　(1)在研究基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位方法的基礎(chǔ)上，以實現(xiàn)在三維空間內(nèi)準確定位有聲目標為目的，考慮系統(tǒng)實時性，開發(fā)制作了正四面體麥克風(fēng)陣列，并通過數(shù)據(jù)采集器將其所采集的聲音信息傳遞給機器人，設(shè)計實現(xiàn)了完整的機器人聽覺系統(tǒng)。
　　(2)針對在實際工作條件下存在大

3、量復(fù)雜噪聲的問題，以提高抗噪聲和抗混響性能為目標，研究了廣義互相關(guān)和自適應(yīng)濾波兩種基本聲達時間差估計方法。并通過仿真實驗對代表性方法進行性能分析，總結(jié)了各算法的適用場合和優(yōu)缺點，進而對廣義互相關(guān)與自適應(yīng)濾波相結(jié)合的聲達時間差估計方法進行了研究。
　　(3)根據(jù)正四面體陣列結(jié)構(gòu)和聲音球面波傳播模型，建立精確的幾何定位計算模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出基于遠場假設(shè)的聲源定位計算模型。通過仿真性能分析，提出了一種結(jié)合機器人主動運動的全范圍聲源