基于GCC算法的声源识别与三维空间实时定位

为了提高在地震、楼房坍塌、火灾、森林搜救等场景的搜救效率,解决搜救不及时及人力资源的浪费等问题,设计搭建一种基于LabVIEW软件平台的六麦克风三维球面阵列声源定位系统。该系统采用GCC时延估计算法,利用LabVIEW软件平台设计GCC算法程序,实现声源空间三维实时定位识别。同时为避免噪声影响,采用滤波去噪语音预处理方法,有效滤除了低频段和高频段的噪声。经实验验证,该设计能精准识别连续信号且识别精度高,也可为声源定位仪器开发人员提供一定的参考。

球形传声器阵列识别定位汽车内部异响声源

针对新款汽车在路面行驶时车内出现的异响问题,使用球形传声器阵列对汽车在不同车况下水泥路面行驶时汽车内部声场进行了测量。以球形传声器阵列测量的声压数据作为输入,运用球谐波束形成法,重构得出汽车内部声场分布,并对以阵列中心为球心的球面声场进行了可视化处理,从而实现了对异响声源的识别与定位。由声压频谱分析得出了汽车内部在750、1000和1500 Hz频率附近存在异响;通过对应的内部声场三维可视化结果,确定了异响声源的位置;在轮胎后部的车身加装橡胶挡板或海绵挡板隔离噪声后,异响得到了有效的降低。研究方法和结果有助于有针对性地控制与降低汽车行驶时车内异响以及改善车内声学环境。

基于柯西—施瓦兹不等式的三维空间声源识别方法

提出利用柯西―施瓦兹不等式识别三维空间声源的新方法。该方法假设在三维空间中存在一个虚拟声源,计算虚拟源在传声器阵列上的声压,并构造关于虚拟源的声压向量,然后将其归一化,再与传声器实际测得的声压信号作内积运算,通过优化算法搜索内积模的极值。当内积模达到最大值时,根据柯西―施瓦兹不等式定理确定声源位置;同时声源强度和初相位可以通过对应的内积值直接求得,达到声源识别的目的。仿真结果表明:该方法能准确地识别三维空间声源。

浅水海豚三维空间定位与发声源级测量

详细阐述了单水听器和水听器阵列进行海豚定距定位的几何模型,以及利用不同接收通道间的时延差计算空间坐标的方法,结合实验数据计算了海豚在水中的三维空间坐标和回声定位信号的声源级,并开展了海豚运动轨迹追踪分析。结果表明,相对于单水听器,水听器阵列对测量环境和海豚行为的限制较少,但对采集设备的同步性和硬件连接有较高要求。误差分析表明水听器阵列在大于3 m的距离,定位误差可降低到5%以下。研究结果为精确计算海豚发声源级及海豚的声呐性能及行为研究提供了技术支撑。

三维空间声源定位实验装置设计

介绍了空间声源定位的原理和实验装置的设计方法,设计了一个三维空间声源定位实验装置,利用声音传感器阵列接收音频信号,通过计算声源在空间极坐标系中的极角对声源定位。实验结果表明该系统是可行的。

柱面内声全息技术在声源识别与定位中的应用

介绍了柱面内声全息技术的基本原理,对其实施过程中的数据采集、算法实现和滤波等关键技术进行了研究;并通过数值仿真的形式研究了该技术在柱形声源内辐射声场的重建,柱形声源的识别和定位过程中的有效性、可行性和准确性。研究的结果表明,柱面内声全息技术在柱形声源内辐射声场的重建。

基于球面阵的低频噪声源定位识别方法

针对小尺度空心球阵列在低频范围内空间分辨率差及其“零点”位置对应频率定位不稳定问题,本文提出了基于虚拟球面阵的噪声源定位识别方法。在声场重建理论逆问题的基础上研究了虚拟球面阵扩展方法,得到比原有球阵更大孔径的虚拟球阵列;将原始阵列与虚拟阵列组合成双层球面阵,在球谐域中采用“分阶-选择”和“声压-振速”2种联合处理;通过球谐函数展开波束形成算法验证以上虚拟球阵及其与实际球阵联合处理后的噪声源定位识别效果。仿真及试验结果表明:本文方法可有效地获得虚拟大孔径空心球阵列,虚拟阵列及其与实际球阵通过联合处理方式获得的虚拟双层球阵均能够有效提高球阵列的低频空间分辨率,同时也解决了原实际空心球阵列的“零点”问题,提高了噪声源定位识别精度。

可识别声源深度的三维声聚焦波束形成方法

当前平面传声器阵列结合波束形成方法进行声源识别定位时,存在不能确定声源相对全息测量阵列距离的问题,提出了可识别声源深度的三维声聚焦波束形成方法。基于球面波声场模型和波束形成方法,在不同深度的平面上进行声聚焦,首先根据聚焦面上波束形成功率的最大点位置沿聚焦深度方向(即z方向)的轨迹变化判断声源在z方向的位置,再进一步确定声源在x和y方向的位置。为验证方法的有效性,在点声源构成的声场中进行了仿真验证,并且在全消声室内进行了单声源及多声源识别定位的实验验证。仿真结果和实验结果一致表明:该方法能够实现基于平面阵列的三维空间中声源的识别定位。但由于受二维平面阵列所限,仍不能识别在其前后的声源的位置。

平面阵列结合波束形成理论声源深度识别定位

当前平面阵列结合波束形成方法进行声源识别定位时,存在不能确定声源相对全息测量阵列距离的问题,提出了平面阵列结合波束形成理论识别定位声源深度的方法。该方法先将整个三维空间均匀网格化,网格的交点作为假定声源的位置,然后根据波束形成原理,采用平面阵列测得的声压来获取整个空间的声场分布,通过搜索声场响应的最大值对应的空间位置来识别声源的深度以及它的三维坐标。为了验证方法的有效性,在点声源构成的声场中进行仿真验证。仿真结果表明:该方法能够有效地识别定位声源的三维坐标。

一种循环平稳声场的声源识别定位方法

传统的近场声全息技术在全息面声场预处理时,采用功率谱分析将声场简化为稳定的平稳声场,而旋转或往复机械的辐射声场为循环平稳声场,采用这种简化方法得到的分析结果并不能准确反映声场的特性。鉴此,对此类声场采用循环平稳信号处理方式进行了预处理,并选择循环谱密度作为重要参数进行全息重建,然后通过循环谱密度组合切片的分析方法提取信号特征频率。仿真及实验结果表明:提出的方法可准确分析循环平稳信号的周期特性,并对循环平稳声源进行准确的识别定位。

基于麦克风阵列的室内三维声源定位优化算法

针对基于相位变换加权的可控响应功率(Steered Response Power-PHAse Transform,SRP-PHAT)定位算法精度高但实时性差的问题,本文引入基于到达时间差(Time Difference Of Arrival,TDOA)的定位算法以提高实时性,提出一种基于TDOA和搜索空间聚类(Search Space Clustering,SSC)优化的SRP-PHAT的组合算法-搜索空间收缩聚类算法.该算法先利用TDOA定位算法经过离群值校正后得到声源在方向角和径向距离上的估计范围,之后根据估计声源范围进行搜索区域收缩,最后利用SRP-PHAT-SSC算法在收缩区域内进行细粒度(5 cm)的空间搜索计算,得到估计声源的三维坐标.本文采用五元麦克风阵列,利用虚源法模拟室内声场,通过Matlab对声源进行了三维定位仿真.实验结果表明,改进后的算法与基于SRP-PHAT的全网格搜索(Full Grid Search,FGS)算法和SSC算法相比,在三维定位上的实时性和鲁棒性都得到了提高.

基于声纹识别的蒸汽泄漏报警监控系统

蒸汽管道在工业企业中随处可见,并且是相当重要的设备之一。一旦发生蒸汽泄漏,轻则浪费能源,影响生产质量,重则造成安全事故。由于蒸汽管道往往位于工厂隐蔽的位置,一旦泄漏,除了日常巡检,平时很难发现。为了及时发现蒸汽泄漏,研制了1套基于声纹识别的蒸汽泄漏报警监控系统。由于蒸汽管道处于密闭空间,且周围没有其他设备运行,几乎不存在声音干扰问题。通过整列麦克风,利用声源定位算法对气体泄漏频段内的声音进行识别和定位。实验结果表明,通过特定频段和声纹识别,能够有效提高蒸汽泄漏的识别率,实现蒸汽泄漏的自动识别报警。

基于新型阵列的储罐底板声发射定位方法

针对传统声发射源定位方法对储罐底板中心位置附近声发射信号接收不佳的问题,设计出一种8⁃4⁃2⁃1型伞状定位阵列,通过改变定位传感器组合,并将模式识别技术融入到新型阵列定位算法中,解决了罐底定位容易出现的漏定位和伪定位等问题,最后通过对比试验对该定位阵列的效果进行验证。试验结果表明,新型定位算法对罐底中心位置的定位精度提升了10.99%,重复定位、伪定位问题对定位结果的影响降低了31.22%。

单侧耳聋病程对声源定位及噪声下言语识别的影响

目的探讨单侧耳聋患者的耳聋时间、发病年龄与声源定位及噪声下言语识别能力的相关性。方法 30例重度至极重度单侧感音神经性聋患者根据病程分为短期耳聋组(病程<5年,14例,患者PTA 91.07±15.17 dB HL)和长期耳聋组(≥5年,16例,患者PTA 109.30±12.30 dB HL),根据发病年龄分为4～18岁组(10例)、19～45岁组(10例)、46～60岁组(8例)以及>60岁组(2例);对各组进行声源定位测试(包括定位正确率和偏差角度均方根值)及噪声下言语识别能力测试(包括言语识别率和言语识别信噪比阈值),比较不同病程及不同发病年龄的单侧耳聋患者的声源定位及噪声下言语识别能力的差异。结果短期单侧耳聋患者的声源定位能力及噪声下言语识别能力均低于长期单侧耳聋患者,单侧耳聋患者的耳聋病程与其声源定位能力及噪声下言语识别能力均呈显著正相关,而单侧耳聋患者的发病年龄与声源定位能力及噪声下言语识别能力均呈负相关趋势。结论单侧耳聋患者随耳聋时间的延长,其声源定位能力和噪声下言语识别能力能够发生适应性改善,且发病年龄越小,这种听觉能力的改善越显著。

耳后注射治疗对单侧突发性耳聋患者声源定位和言语识别能力的影响

目的探讨耳后注射治疗对单侧突发性耳聋患者声源定位和言语识别能力的影响。方法前瞻性纳入2018年6月至2021年9月四川大学华西医院收治的126例单侧突发性耳聋患者,根据入院先后顺序分为观察组(单号患者)和对照组(双号患者),每组63例。观察组患者给予耳后骨膜下甲泼尼龙注射治疗,对照组患者给予地塞米松静脉滴注治疗。比较两组患者治疗前后不同频率的听阈、声源定位和言语识别能力以及临床疗效和不良反应发生情况。结果治疗前两组患者不同频率的听阈、声源定位准确率和言语识别率差异均无显著性(P>0.05);治疗后两组患者不同频率听阈均明显降低,且观察组明显低于对照组,而声源定位准确率和言语识别率均明显提高,且观察组明显高于对照组,差异有显著性(P<0.05)。观察组的治疗有效率(88.89%)明显高于对照组(69.84%),差异有显著性(P<0.05)。观察组不良反应发生率(4.76%)与对照组(6.35%)比较差异无显著性(P>0.05)。结论耳后注射甲泼尼龙治疗单侧突发性耳聋临床效果较好,可显著改善声源定位和言语识别能力,值得临床应用。

基于Clean-SC的航空发动机整机喷流噪声定位识别研究

针对航空发动机整机喷流噪声定位识别难题,开展了基于Clean-SC声源成像识别技术结合线形传声器阵列的航空发动机整机喷流噪声定位识别方法研究。以小涵道比涡扇发动机为对象进行了测试验证,获取了发动机整机喷流噪声的主要声源特性。该特性沿着发动机喷流轴线方向以及与发动机轴线呈一定角度的方向分布,不随发动机状态的变化而变化,且主要为1000 Hz以下的低频声源。证明了本文方法的可行性,为后续航空发动机整机喷流噪声的声源定位研究奠定了基础,具有重要的工程应用价值。

似P范数特征值分解高分辨率声源定位识别方法研究

提出一种基于似P范数特征分解的高分辨率声源定位识别方法,该方法在子空间类算法原理基础上,利用特征分解得到子空间响应函数向量,通过预设声源类型建立各子空间声源向量重构模型,进而利用似P范数稀疏性约束条件求解最优解,获取高分辨率声源定位识别效果。理论及仿真研究表明,与其它常规算法相比,该方法不仅能真实反映声源位置信息,而且能反映不同声源能量分布的绝对大小,对多种类型声源具有高精度,高分辨率定位识别效果,适用性强。通过对影响定位性能参数的仿真分析,给出了合理的选取范围。水池试验进一步验证了该方法具有良好的工程应用前景。

基于声源定位的信息传输异常点智能识别算法研究

为了解决传统方法识别声音信息异常点时存在精确度低的问题,研究基于声源定位的信息传输异常点智能识别算法,采用改进模糊C均值聚类算法得到可能性C均值聚类算法,采用此声源定位算法计算异常声源聚类中心,当聚类符合限制条件时,输出的聚类中心为异常声源定位结果;以该结果为前提,依据短时幅度与短时过动态门限率变量判断声音信息异常点的起始端与终止端,识别出声音信息传输异常点。实验结果表明,所提算法对识别声音信息传输异常点的丢包率误差最大在3.45~3.7之间,说明所提算法对丢包率存在一定的抵抗能力。

基于麦克风阵列的汽车笛语识别及笛声定位方法

首先采用能频积的声音检测算法检测笛声,并根据笛声信号能量和频谱特性,设计识别算法区分笛声与非笛声信号.并使用表格搜索方法辨识笛语语义,实现智能车间笛语交互.最后,结合接收信号的到达时延差和麦克风阵列的几何结构估计出鸣笛汽车的方位.实验表明,该系统的笛语识别准确度能达到90%,角度估计误差不大于3°,较好地完成了笛声源的实时定位.

声源识别、定向和定位技术

该技术利用麦克风阵列技术来准确定向声源．采用模式识别技术来辨别并区分话音和其它声响．采用时延和几何方法确定声源方位．可实时处理获取的数据，算法稳定，抗噪能力强。