基于正四面體傳聲器陣列的機(jī)器人聲源定位方法研究.pdf

1、隨著數(shù)字信號處理技術(shù)和聲電技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及仿人機(jī)器人人工智能水平的進(jìn)步，聽覺系統(tǒng)作為人類感官的重要組成部分，已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個重要研究方向。聽覺可以在光線很暗或者黑暗的環(huán)境中工作，利用聲音衍射的特性，還可以定位障礙物后面的聲源目標(biāo)，與其它感官傳感器相比具有獨特的優(yōu)勢。聽覺機(jī)器人可以被用在險情救災(zāi)、軍事、醫(yī)療以及服務(wù)行業(yè)。本文針對智能機(jī)器人聽覺目標(biāo)定位這一待解決的關(guān)鍵問題，主要研究了以下三方面內(nèi)容：
　　1.基于正四

2、面體傳聲器陣列的三維空間目標(biāo)聲源定位
　　在研究了傳聲器陣列的基礎(chǔ)上，提出了使用正四面體傳聲器陣列來定位聲源，建立了基于正四面體陣列的幾何定位模型，推導(dǎo)了定位公式，分析了近似模型對定位誤差的影響和時延估計誤差對定位精度的影響，并進(jìn)行了理論分析和仿真分析，為以后設(shè)計和改進(jìn)機(jī)器人聽覺系統(tǒng)提供了重要的理論依據(jù)。搭建了基于移動機(jī)器人的正四面體陣列的聲源定位實驗平臺，通過實驗驗證了基于正四面體陣列的三維空間聲源定位系統(tǒng)的定位性能。
　

3、　2.結(jié)合機(jī)器人主動運動的兩次定位方法
　　目前的機(jī)器人聲源定位系統(tǒng)只能定位方位角和仰角，定位距離誤差很大，針對這種現(xiàn)狀，提出結(jié)合機(jī)器人主動運動定位聲源，通過機(jī)器人主動運動，使機(jī)器人在不同的地點對聲源進(jìn)行多次信息采集，最終實現(xiàn)目標(biāo)聲源的準(zhǔn)確定位。建立了結(jié)合機(jī)器人主動運動定位聲源的定位模型，并分析了機(jī)器人行走誤差對定位精度的影響和方位角誤差對定位精度的影響，以及仰角誤差對定位精度的影響，最后通過實驗驗證了結(jié)合機(jī)器人主動運動定位聲源的

4、有效性。
　　3.正四面體傳聲器陣列標(biāo)定
　　實際傳聲器陣列與假設(shè)陣列模型之間存在誤差，導(dǎo)致傳聲器陣列的語音增強(qiáng)算法和定位性能嚴(yán)重下降。針對正四面體傳聲器陣列，本文提出了一種新的傳聲器陣列位置誤差有源標(biāo)定方法。空間中放置一個距離已知的聲源，將這個聲源移動多次，進(jìn)行多次測量，通過多次測量的數(shù)據(jù)估計傳聲器位置。該方法只需要測量聲源的距離，避開了聲源精確位置的測量，使用Levenberg-Marquardt算法對多次測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行