基于麦克风阵列的声源定位算法研究

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1、学校代号10532学号S150900729分类号TN912密级公开硕士学位论文基于麦克风阵列的声源定位算法研究学位申请人姓名赵琪培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称王玲教授学科专业电子科学与技术研究方向语音图像信息处理技术论文提交日期2018年4月10日学校代号：10532学号：S150900729密级：公开湖南大学硕士学位论文基于麦克风阵列的声源定位算法研究学位申请人姓名：赵琪导师姓名及职称：王玲教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电子科学与技术论文提交日期：2018年4月10日论文答辩日期：2018年5月14日答辩委员会主席

2、：黎福海教授ResearchoftheSoundSourceLocalizationAlgorithmBasedontheMicrophoneArraybyZHAOQiB.E(HunanNormalUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofScienceinElectronicsScienceandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySuperv

3、isorProfessorWANGLingApril,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本

4、人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日基于麦克风阵列的声源定位算法研究摘要阵列信号处理是信号处理中的一个重要组成部分，在通信、雷达、声呐等民用或者军用领域得到了广泛应用。随着阵列信号处理的不断发展和人们日益增长的需求，麦克风阵列技术应运而生。声源定位技术作为麦克风阵列技术的一个重要分支，受到了广大学者的关注和研究。但

5、目前大部分的波达方向估计技术都是在信号为窄带平稳信号的基础上提出来的，并不适用于宽带短时平稳的语音信号。针对这一问题，本文从降低算法运算量这一方面对MUSIC算法在声源定位系统中的应用进行了深入研究，并通过仿真实验对算法进行了验证。主要研究内容如下所示：第一，对声源特性进行了分析，根据信号带宽的不同，介绍了用于窄带信号和宽带信号的信号处理模型，并且在均匀直线阵列的基础上研究了近场模型和远场模型。第二，由于MUSIC算法的超分辨特点，本文对MUSIC算法及其衍生的求根MUSIC算法、PM算法、MSCS算法进行了研究。通过实验数据和结果证明了

6、算法的有效性，同时，从算法的运算复杂度和定位精度两方面进行了仿真对比，分析比较了各算法的性能优劣。第三，由于语音信号的宽带短时平稳性，在利用传统的窄带波达方向估计算法进行处理之前，要先对采集的语音信号进行一系列预处理，包括加窗分帧、语音端点检测和时频变换，然后，对传统的声源定位MUSIC算法进行了描述。同时，针对其运算量大的缺点，通过对频点进行筛选和协方差矩阵求解过程的优化对其进行改进，实验证明该算法不仅降低了运算量，同时在信噪比比较低的情况下，它的估计效果也比较好。第四，提出了一种基于角度预估计的声源定位算法，该方法将时延估计算法和改进

7、算法结合起来。首先通过广义互相关时延估计算法得到信源方位角的估计值，并且在此基础上增加一个扰动，得到空间谱搜索空间。然后，用改进的声源定位MUSIC算法得到空间谱表达式。最后，对之前得到的空间谱搜索空间进行谱峰搜索，得到方位角的估计值。仿真结果表明：该算法进一步降低了运算量。关键字：声源定位；MUSIC算法；麦克风阵列；特征分解；子空间II硕士学位论文AbstractArraysignalprocessingisanimportantpartofsignalprocessing,itiswidelyappliedincommunicati

8、on,radar,sonarandothercivilianormilitaryfield.Withthecontinuousdevelopmentofarraysignalprocessin