基于麦克风阵列的声源识别研究.pdf

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1、《电气自动化)2013年第35卷第4期模式识别PatternIdentcatiOns基于麦克风阵列的声源识别研究李婧。黄震宇(上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240)摘要：基于波束形成的麦克风阵列声源识别技术存在识别低频声源分辨率低、识别高频声源易产生空间混叠的问题，影响了声源识别的准确性。采用改变麦克风阵列中心位置和调整测量距离来提高低频声源识别分辨率，并采用旋转麦克风阵列进行多次测量的方法来抑制高频声源识别中的空间混叠，达到使用较少麦克风提高声源识别性能的目的。关键词：声源识别；波束形成；麦克

2、风阵列；分辨率；空间混叠DOI：10．3969／j·issn．1000-3886．2013．04．037[中图分类号]TB532[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2013)04—0103—03ldentificationofSoundSourceBasedonMicrophoneArrayLIJing，HUANGZhen-yu(SchoolofElectronicInformationandElectricalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shang

3、hai200240，China)Abstract：Themaindisadvantagesofmicrophonearraysoundsourceidentificationtechniquebasedonbeamformingarepoorspatialresolutionatlow~equency，andthespatialaliasingproblemathigh~equency，leadingtotheidentificationoffalsesources．Thispaperintroducesame

4、asurementtechniqueincludingchangingthepositionofthemicrophonearraycenterandadjustingthemeasurementdistancetoimprovetheresolutioninlow一~equencysoundsourceidentification，androtatingthemicrophonearrayformultiplemeasurementstoreducingthespatialaliasingprobleminh

5、igh一~equencysoundsourceidentificationSOastoachievethegoalofusinglessmicrophonestoenhancetheperformanceofsoundsourceidentification．Keywords：soundsourceidentification：beamforming：microphonearay；resolution；spatialaliasing0引言率为：噪声源的准确识别和定位是有效实施噪声控制的前提。基砌)f，音，1(1

6、)C0S于麦克风阵列的波束形成法是应用最为广泛的噪声源定位其中0为偏离阵列轴线的扫描角度，Ot为与阵列类型有关的阵列技术。系数，如线性阵列取OL=1，圆形阵列取OL=1．22；。为麦克风阵列波束形成算法的声源识别能力主要由麦克风阵列的性能指平面与聚焦声源平面的距离；D为阵列孔径；C。为声速为声波标决定，包括决定将两个点声源区分开来的最小距离的分辨率、频率。决定系统抑制虚假声源能力的最大旁瓣级等。一般来说，较高的由式(1)可知，对于类型和尺寸一定的阵列，其对于高频段、阵列性能意味着较大的麦克风数量和相应较高的采样

7、和分析数近距离声波具有较高的分辨率。且0越小分辨率越高，当聚焦方据量。因此，设计麦克风阵列需要根据声源辨识的指标要求，采向偏离阵列轴线大于30。时，分辨率迅速降低。因此在实际应用用尽可能数量少的麦克风达到最佳识别效果。国内外一些文献中，麦克风阵列的开角范围通常限制在30。之内。由简单的几何已经对麦克风阵列性能做出了相应分析和研究，得出了圆阵关系得聚焦平面的平面直径为：与轮形阵列性能较优的结论；Bryden将旋转麦克风阵列运用到水下声源定位中，使分辨率得到提高；Cigada等人提出具有一L≤1．15zf2)定转速

8、的麦克风阵列能有效减少空间混叠。但国内对于这方阵列分辨率不能大于聚焦平面的直径，即R(0)≤L，由此得到声源识别的下限频率⋯：面研究相对欠缺，本文从提高分辨率和抑制空间混叠两个角度出发，分别提出移动麦克风位置和旋转麦克风阵列进行多次测量的：(3)方法，实现对目标声源定位性能的优化，并通过仿真验证了这种由空间采样定理得到声源识别的上限频率¨】2：方法的有效性。1麦克风阵列的选型(4)评价