基于麦克风阵列的声源跟踪系统

Sound source tracking system based on array microphone

随着科技的发展,声源定位技术在越来越多的地方发挥着重要的作用,在多个领域有着广泛的应用。声源目标跟踪技术可以应用在视频录制、安防监控、鸣笛抓拍等场景中,在这些场景中,针对目标对象的语音信号,可以应用阵列信号处理的知识,将麦克风按照特定阵列放置在空域中,利用空间不同位置点的声源对麦克风阵列响应的时延相位误差,对声源进行测向,实现低成本的声源定位跟踪功能。本作品便是基于麦克风阵列的声源跟踪系统,将6路麦克风按照线型排列,并接入瑞萨SK-S7G2单片机的6路ADC中,单片机将采样值通过阵列信号处理中波达方向(DOA)估计等算法,获得声源的来波方向。然后用单片机去驱动云台,上面搭载摄像头或者高指向性麦克风,可以实现用户特定的跟踪需求。我们结合瑞萨单片机的性能与实际测试效果,选用了周期图法进行角度估计,利用频率采样型的FIR滤波器实现了对人声信号的切片,并对得到的角度结果进行低通滤波、设定阈值、非线性约束等处理,解决了环境噪声、室内混响等因素带来的问题。此外,我们将阵列置于云台上,进一步提高了跟踪的精度,云台的驱动采用步进方式,实现了实时跟踪。最后,我们将所有算法移植到瑞萨单片机上,制作了GUI界面,并添加了噪声训练功能,使之成为一个完整的系统。