麦克风阵列幅相误差校正算法的研究

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1、摘要摘要麦克风阵列技术是当前语音信号处理领域的研究热门，在噪声抑制和声源定位等场合有着广泛的应用，被认为是最有前景的语音增强技术。但实际应用的麦克风阵列和假设的理想阵列模型之间存在误差，造成应用在麦克风阵列之上的大部分语音信号处理算法性能严重下降，甚至失效。因此误差校正成为麦克风阵列应用中的一个关键的先行步骤。本文首先介绍了麦克风阵列的背景知识与基本的信号模型。然后对现有的传统阵列误差校正算法进行了总结和介绍，对比分析了各种算法的优点和缺陷。在传统算法的基础上，提出了自己的改进的麦克风阵列误差校正算法，利用单校正源对麦克风阵列幅相误

2、差进行校正。本文工作中主要改进点有：一、针对麦克风阵列的近场球面波模型提出校正方法，改进了现有的远场平行波模型：二、在计算各阵元幅度的时候，无需校正源的方向参数，使得校正源信号方向的偏差对校正结果的影响减小；三、计算过程中考虑了噪声的功率，使得校正精度提高；四、校正源在多个位置分别工作，求取各次结果的平均值，减小校正结果的误差。基于以上几方面的改进，使得改进后的算法能够有效地用于近场信号模型的麦克风阵列。最后介绍了仿真实验环境的搭建和仿真实验的方法，并通过实验数据验证了前面章节的理论推导结果和改进算法的有效性。仿真实验结果表明了该方

3、法简单快速，计算量小，且具有较高的估计精度。关键词：麦克风阵列幅相误差校正校正矩阵AbstraetAbstractNowadays，microphonearrays(MA)isplayinganimportantroleinmanyfields，such嬲speechenhancement，speakerlocalizationandspeechrecognition．ButitisunavoidablethaterrorsexistinpracticalMAcomparewithidealMAModels．Theperforman

4、ceofmostspeechsignalprocessalgorithmsseriouslydegenerateswhenthereareerrorsinMA．SoErrorcalibrationbecomesafundamentalsteptosubsequentprocessingofmicrophonearray．Thispaperintroducesthemicrophonearraysignalprocesstechnique，andprovidesacomparativestudytovariousarrayErrorc

5、alibrationalgorithmsdevelopedinthepaStfewdecades，andpresentsamethodtoimprovethetraditionalErrorcalibration．Paperpresentsaproblemoflinearequi—spaced(LES)arraycalibrationinthepresenceoferrorsthatresultfromthecombinedeffectofsensorgainandphasebyusingasinglecalibrationsour

6、ce．WitIlthismethod，theerrormatrixofamplitudeandphaSeswaSestimatedintheconditionthatthecalibrationsourceandthepositionofeverysensorinthearraywereknown．Theimprovedalgorithmcanworkinthebroadbandsignalandnearspeechmodel．Simulationexperimentshowsthattheproposedmethodiseffec

7、tive．ThecalibrationresultshowsthatthismethodCanproduceahighestimationprecision,aswell弱simpleandfast．KeyWords：MicrophoneArray，CalibrationofGainsandPhases，ErrorMatrixII目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯IAbstract．．．．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

8、．．．．．．．．．．．．．⋯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．II录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯III第一章引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1第