基于麥克風(fēng)陣列的仿人智能機(jī)器人聲源定位技術(shù)的研究.pdf

1、聲源定位是許多領(lǐng)域里的一個(gè)基本問(wèn)題。聲源定位技術(shù)的研究一直是個(gè)研究熱點(diǎn)，涉及到很多技術(shù)領(lǐng)域，如聲學(xué)、信號(hào)檢測(cè)、數(shù)字信號(hào)處理等，有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，該技術(shù)在仿人智能機(jī)器人上的應(yīng)用還不是很多。而其作為一種重要的人機(jī)交互方式，能夠與視覺(jué)交互完美結(jié)合，彌補(bǔ)其不足。
　　通過(guò)對(duì)各種聲源定位技術(shù)的研究和比較，基于到達(dá)時(shí)延差（TDOA，Time delay of arrival）的聲源定位技術(shù)比較適用。該技術(shù)方法的原理不是很復(fù)雜，無(wú)需很大

2、的計(jì)算量，而且實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)的困難較小。對(duì)這種技術(shù)的研究目前也比較成熟，有著大量的應(yīng)用。因而對(duì)于本課題的研究而言，是一種不錯(cuò)的選擇。使用TDOA技術(shù)，需要完成兩個(gè)階段的工作：前一階段運(yùn)用時(shí)延估計(jì)算法估算出聲源信號(hào)到達(dá)各個(gè)麥克風(fēng)之間的TDOA值，即時(shí)間差；第二階段根據(jù)得到的TDOA值，結(jié)合陣列幾何結(jié)構(gòu)關(guān)系和空間位置關(guān)系，使用空間定位方法來(lái)估算聲源的位置。能否得到高精度的TDOA值對(duì)整個(gè)過(guò)程的正確完成相當(dāng)重要。傳統(tǒng)的GCC算法就是該技術(shù)中的一

3、種比較經(jīng)典的方法。該方法能夠快速有效的對(duì)聲源進(jìn)行定位，但是定位精度和準(zhǔn)確度不是很高，且易受環(huán)境和噪聲的影響。針對(duì)傳統(tǒng)GCC時(shí)延估計(jì)算法的不足之處，本文對(duì)其做出一些改進(jìn)，提高了時(shí)延估計(jì)的精度，對(duì)GCC時(shí)延估計(jì)算法的改進(jìn)是本文的關(guān)鍵和核心。
　　在本課題中，麥克風(fēng)陣列采用了二維平面結(jié)構(gòu)。結(jié)合相應(yīng)的時(shí)延估計(jì)算法和空間定位方法，最后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了聲源定位系統(tǒng)。用四個(gè)麥克風(fēng)模塊組成麥克風(fēng)陣列，配以數(shù)據(jù)采集卡和PC，完成系統(tǒng)的構(gòu)建，之后在PC上