基于空間域的麥克風(fēng)陣列近場(chǎng)聲源定位與增強(qiáng)研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，麥克風(fēng)陣列信號(hào)處理已逐漸成為信號(hào)處理領(lǐng)域的一大研究熱點(diǎn)。麥克風(fēng)陣列在時(shí)域和頻域的基礎(chǔ)上增加一個(gè)空間域，不僅對(duì)來(lái)自空間不同方向的聲源具有跟蹤定位特性，而且還具有空域?yàn)V波的功能，這就為語(yǔ)音信號(hào)處理提供了一個(gè)新的思路。本文按照這個(gè)新的思路對(duì)近場(chǎng)聲源定位及增強(qiáng)算法進(jìn)行了研究，主要工作總結(jié)如下：
　　第一，分析了語(yǔ)音信號(hào)的特性及聲波在空氣中的傳播模型，結(jié)合傳統(tǒng)遠(yuǎn)場(chǎng)均勻線性陣列接收模型研究了均勻線陣、均勻圓陣及任意拓?fù)浣Y(jié)

2、構(gòu)的近場(chǎng)球面波接收模型。
　　第二，針對(duì)近場(chǎng)均勻圓形麥克風(fēng)陣列接收模型引起俯仰角角度模糊的缺點(diǎn)，本論文建立了一種新的改進(jìn)的麥克風(fēng)陣列接收模型。在此基礎(chǔ)上，將寬帶聚焦算法與近場(chǎng)三維MUSIC算法相結(jié)合對(duì)三維空間聲源進(jìn)行了定位。通過(guò)仿真得出基于寬帶聚焦的3D-MUSIC算法不僅克服了傳統(tǒng)的空間平滑去相干方法僅針對(duì)均勻線陣接收模型的缺點(diǎn)而且比近場(chǎng)三維MUSIC算法有更好的實(shí)用性及有效性。最后，針對(duì)基于寬帶聚焦的3D-MUSIC算法計(jì)算量

3、較大的缺點(diǎn)，采用了分兩步估計(jì)的方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法在保證定位準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上大大減少了計(jì)算復(fù)雜度。
　　第三，在聲源估計(jì)存在誤差的情況下對(duì)幾種近場(chǎng)波束形成算法進(jìn)行了分析，得出近場(chǎng)RCB算法具有對(duì)導(dǎo)向矢量誤差和協(xié)方差矩陣誤差的雙重魯棒性。針對(duì)聲源位置估計(jì)存在誤差時(shí)，廣義旁瓣抵消器GSC算法中固定波束形成部分魯棒性差，不能準(zhǔn)確獲得期望方向語(yǔ)音信號(hào)的缺點(diǎn)，本論文將GSC算法中的固定波束形成部分用具有雙重魯棒性的RCB算法代替。最后