基于互相关时延估计算法的被动声定位系统设计

设计了以TMS320F2812数字信号处理器为核心的基于互相关时延估计算法的被动声定位系统。利用该芯片同时具有数字信号处理器和微控制器的特点,简化了结构设计,提高了系统的处理能力,在完成多路音频信号的同步采集、存储和数据处理的基础上实现了目标的定位。经测试表明:该系统在25m×25m的平面范围内,目标定位时间在2 s以内,角度误差小于2.7%,达到了对目标的实时定位。

一种有约束的自适应LMK时延估计算法

提出了一种有约束的自适应LMK时延估计算法,该算法的代价函数根据估计误差的峭度选取,算法直接对时延进行估计,不需进行插值运算。最后用实测的直升机辐射的噪声数据进行了仿真,表明新算法具有更快的收敛速度。

基于RLLMP与倒谱预滤波的二次相关时延估计算法

本文针对单声源的远场检测定位问题,旨在提高低信噪比情况下时延的估计精度。传统的广义互相关算法在噪声和混响状态下性能不佳,为了提高时延估计精度,在对广义互相关算法进行分析以后,引入增强型递归最小平均功率算法(RLLMP)和倒谱法进行预滤波,提出基于RLLMP和倒谱预滤波的二次相关算法来提高时延估计精度。以传感器接收到的语音信号叠加高斯白噪声作为单点声源,固定混响时间,通过MATLAB仿真实验测试在不同信噪比情况下的时延估计精度。结果表明:信噪比在0 dB-10 dB范围内,本文提出的改进算法均方根误差与其他两种算法接近,而信噪比在-10 dB-0 dB的低信噪比阶段,本文提出算法的均方根误差比GCC算法低25.6%左右,比二次相关算法低10.2%左右。

基于麦克风阵列的语音信号实时时延估计

为了更好地利用麦克风阵列定位语音信号,得到更高的定位精度,研究了时延估计算法的构成方法与性能特征,分析了定位过程中误差的产生原因与环境,提出了切实可行的减小或消除相应误差的办法。该算法利用同一语音信号分别到达各麦克风的时间差,进行关系换算。利用Matlab在电脑上仿真的定位结果表明,该修改方法能大大改善定位的准确性,提高时延估计算法在实际应用中的利用率。

基于三次相关改进的广义互相关时延估计法在局部放电超声波定位中的研究

在现有的开关柜等电气设备局部放电超声波定位技术中,到达时间差定位法(Time Difference of Arrival,TDOA)在定位精度与技术实现等方面有着一定的优势,得到了广泛的使用,是目前常用的方法,其中的时延估计算法对整个系统起着关键作用。文章首先对目前现有的基本相关、广义相关、二次相关等时延估计算法进行了分析。其次,在二次相关基础上再进行一次相关,并设计了新型的加权函数,将三次相关与广义互相关结合在一起,成为一种新的方法,即广义三次相关时延估计法。最后,搭建了相应的开关柜实验平台并对以上方法进行了实验及对比,分析了各算法的性能。结果表明,广义三次相关时延估计法在相对强噪声环境中较其他算法抗噪性能更强,具有更好的优越性。

基于联合角度—时延估计的多径信号抑制方法

为减小卫星导航信号受到多径干扰的影响,提出基于联合角度—时延估计的抑制多径干扰方法。该方法采用检测和比较多路信号相对时延的方法来区分直达和多径信号,设定最小时延对应的入射角为期望波达方向,并通过波束形成来抑制多径信号,从而达到减小多径误差的目的。仿真结果显示,该方法在直达信号较强和较弱的环境下能有效抑制多径影响。

两种不同的声源定位算法研究

讨论了两种基于声信号的声源定位算法。将声传感器获取的时延差作为观测量,结合已知的声探测器阵列的空间位置和声速确定具体的声源位置。采用两种定位算法对仿真数据以及试验数据进行解算,并对其结果进行分析;验证了两种算法的准确性及各自的优缺点。结果表明,合理地使用两种算法,能够快速、精确地解算出声源的位置信息。

迭代优化算法的自校准麦克风阵列声源定位系统

设计了一种七元麦克风阵列,此阵列可以实现三维空间的近场和远场的声源定位同,并且可以进行自校准.该系统基于传统的时延估计算法,设计了在三轴方向上都包含三组麦克风的七元麦克风阵列,具备了自校准功能.在求解时采用了迭代优化算法,利用数值解逼近最优解,可以获取精确的近场和远场声源空间位置定位.该系统不仅适用于水平方位的角度跟踪而且能够三维追踪声源高度,结构简单,体积小,重量轻,携带方便.相较于传统仅适用于远场的近似公式,该算法在近场也能实现声源位置的精确定位,而且算法占用的RAM和ROM小,运算量小,定位精确.

方位判定系统模型设计与算法改进

目前方位判定系统被广泛应用于各行各业,方位判定系统是利用声音信号定位目标。笔者在平面四元传声器阵列基础上进行算法模型描述和选择,为适应ARM系统应用,推导目标方位判定计算公式,提出了传统广义互相关时延估计改进算法。经过软件系统设计,下载于ARM硬件系统,通过实验结果分析,该改进方位判定算法能够实现定位功能,并且相对于通用的时延算法准确度更高。

基于K210单片机控制的PWM波声源定位跟踪系统设计

基于一定数量的声学传感器麦克风阵列,对声场环境信号采样并计算以确定其声源位置的定位跟踪系统。整体设计以麦克风阵列采集声场环境下静止或运动物体发出的声音信号,传递到STM32单片机主控制核心,K210开发模块利用时延估计算法计算出麦克风阵列之间与物体声源之间的直线距离,再换算两者之间的夹角。PWM通过脉冲宽度波控制舵机带动红外激光仪转动指向声源位置,同时在OLED屏上实时显示出声源目标的准确角度及方位。结果表明:该系统对单声源处具有较高的精度定位,可用于无人摄影和交通路口疏导等方面的信息收集及定位。

分布式光纤管道泄漏检测和定位技术

提出了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的新型分布式光纤管道泄漏测试技术。该检测技术利用在管道沿线附近敷设的一条光缆中的3条单膜光纤构成分布式微振动测试传感器,通过检测管道沿途所发生的泄漏噪声,可以实时地监测管道沿线所发生的泄漏情况。利用广义相关时延估计算法,通过确定2个测试信号的时延可以获得泄漏点的位置。阐述了该检测技术的测试原理和泄漏点定位方法,并对现场试验数据进行了分析。理论分析和试验结果表明,该测试技术可以有效地提高管道泄漏测试的灵敏度和定位精度。

基于BPSK和QPSK频带传输的PCMA研究

PCMA理论上可将现有的卫星通信容量提高一倍。文中对Simulink仿真模块参数进行设定,搭建键控法的二进制相移键控(binary phase shift keying,BPSK)模型和调相法的正交相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)模型,以及基于BPSK和QPSK的频带传输的PCMA通信系统仿真,分析了自我信号复制模块中的时延估计算法。仿真结果验证了理论的一致性。

基于麦克风阵列的智能监控系统

为了实现多种公共场合的、高效率智能化监控,设计了基于麦克风阵列的智能监控系统。系统采用传统声源定位原理与二自由度云台控制相结合的方法,运用到达时间差的时延估计(TDOA)算法进行声源定位,并且控制云台锁定声源方向摄像头,完成对来自声源方位的环境实时拍摄。系统硬件由麦克风阵列、声音采集和处理电路、二自由度云台机构等部分组成。系统具有显示和输入功能,既能显示声源位置,又可以通过输入设备对系统进行设置。整个系统采用电池供电,结构简单,通过实验验证系统定位速度快、精度高、抗干扰性强,可以实现智能监控功能。

多通道音频信号采集系统仿真研究

随着计算机技术的快速发展和人机交互需求的快速增加,多通道音频信号采集在生产生活中发挥着越来越重要的作用。其中,声源定位技术是多通道音频信号采集系统最直接的应用和体现。由于音频信号数据量较大、信号比较复杂,这就要求音频信号处理系统要具备实时采集、大容量存储和实时处理的特点。由于传统的音频信号处理系统在应用场合、实时处理方面都存在一定的不足,为了改善上述不足,采用DSP+ARM的双核微处理器AM5708进行音频信号的采集及分析,基于五元麦克风阵列对互相关时延估计算法、FFT算法、相频特性、幅频特性进行仿真验证,进而对音频信号进行采集分析。系统实验结果表明:互相关时延估计算法、FFT算法、相频特性、幅频特性仿真验证准确,音频信号采集较准确。系统整体性能较稳定,精度较高。

声光检测在人员搜救中的应用研究

各种自然灾害发生时,对生命的搜救是重中之重.设计了一种基于声源和红外光线的人员搜救系统.在该系统中采用四个麦克风构成平面阵列,实时监测周围环境的声音信号,当侦测到声音信号时,通过测量麦克风之间的时间差,换算出与声源的距离、俯仰角及方位角.红外探测模块实时侦测周围的生命体,再次确保搜救工作的准确可靠.整个系统在STM32F407平台基础上设计完成,通过运行和测试,验证了此方案的准确可行.

分布式麦克风阵列的声源定位

声定位探测技术的无源被动特性,使其在定位技术研究领域内独树一帜,时延估计和定位算法是支持这一技术的核心。DUET时延估计算法简单,通过对接收到的信息分段帧移加窗处理,能够有效识别有用语音信息,时延估计精度较高,在高噪声的环境中非常适用;球面定位算法是基于时延估计提出的,对麦克风的排列形式不固定,适用于任意排布的麦克风阵列,并且在时延估计精度较高的情况下,能够很准确地对声源目标进行定位。

基于TelosB的无线传感器网络声源定位系统

设计了一个基于TelosB节点的无线传感器网络声源定位实验系统,该系统由控制节点和信息采集节点以及基站构成.重点解决了由于信息采集节点的休眠唤醒延时导致的采样异常,以及串口和无线传输速率限制造成的数据拥塞.在定位算法部分,采用了经典的基于广义互相关函数的时延估计定位算法.为了消除节点器件失配、相关噪声等非理想特性造成的干扰,增加了声音信号预滤波处理和广义互相关函数滤波等改进措施.通过实验表明,采用上述方法实现的定位系统能够在室内环境实现声源的定位,对于一个面积为9m2的定位系统,超过70%的定位结果绝对误差小于30cm.