基于麦克风阵列的声源定位系统设计.pdf

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1、2012年第31卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)79基于麦克风阵列的声源定位系统设计陆灏铭，陈玮，刘寿宝(1．广东工业大学自动化学院。广东广州510006；2．华中科技大学图像识别与人工智能研究所，湖北武汉43oo74)摘要：从系统的角度对真实声场环境下基于到达时间差的声源定位算法进行了研究，搭建了基于麦克风阵列的声源定位系统，将LabVIEW应用于声源定位软件的开发，方便地完成信号的采集与处理，运用广义互相关函数法进行时延估计，结合平面四元十字阵

2、模型建立方程组实现定位。该系统人机界面友好，具有较强的数据分析和处理能力，能及时跟踪声源的位置变化。关键词：麦克风阵列；LabVIEW；声源定位中图分类号：TN912文献标识码：B文章编号：1000-9787(2012)04-0079--03DesignofacousticsourcelocalizationsystembasedonmicrophonearrayLUHao—ming，CHENWei，LIUShou．bao(1．SchoolofAutomation，GuangdongUniversityofTec

3、hnology，Guangzhou510006，China；2．InstituteforPatternRecognition&ArtificialIntelligence．HuazhongUniversityofScienceandTechnology．Wuhan430074，China)Abstract：Acousticsourcelocalizationalgorithmbasedontimediferenceofarrivals(TDoA)intherealacousticfieldenvironmenti

4、sstudiedfromthesystematicpointofview．Acousticsourcelocalizationsystembasedonmicrophonearrayisconstructed．LabVIEWisappliedtodevelopthecorrespondingsoftware，whichmakesthesignalacquisitionandprocessingconvenient．Generalizedmutualcorrelationfunctionisusedtoestima

5、tethetimedelayofarrival，andfour—elementplanarcrossingarraymodelisalsoutilizedtosetupequationsetandimplementlocalization．ThesystempossessesstrongabilityofdataanalyzingandprocessingwithfriendlyGUI，timelytrackingthechanginglocationoftheacousticsource．Keywords：mi

6、crophonearray；LabVIEW；acousticsourcelocalization0引言阵定位模型出发，开发出一种基于虚拟仪器的实时声源定基于麦克风阵列的声源定位广泛应用于具有嘈杂背景位系统，并配合激光笔对声源进行实时跟踪。该系统控制的语音通信环境，如，视频会议、多媒体教室、车载电话界面友好，定位速度较快，精度理想，基本能满足对近场语等』，以提高通信质量；在地震研究、降噪设计、压力容器音信号的实时定位要求。的无损检测等诸多领域也有着广泛的应用。本文设计1系统设计提出的基于麦克风阵列的声源定位系统可以

7、估算出声源位本系统主要由麦克风阵列、放大电路、PXI--4472数据置和方向角，并对声源进行实时跟踪。采集卡、PXI平台、舵机、激光笔组成，整体构成如图1所声源定位算法研究主要集中在计算机实验仿真，采用示。Matlab与C语言结合，难以开发出界面友好的程序，流1．1麦克风阵列设计程控制能力不理想，在数据采集、硬件控制等方面都比较繁1．1．1麦克风工作原理琐，编程难度大，而程序的通用性也受到制约。本文采用在通信领域中使用的麦克风主要是动圈式和电容麦克LabVIEW图形化编程语言，方便地完成数据采集与存储、风。电容麦

8、克风频率响应平直、音质保真、性价比高。驻极分析与处理、硬件及仪器控制等任务。同时从平面四元方体电容麦克风是在电容麦克风优良的基础上融合了现代化收稿Et期：2011--09—1480传感器与微系统第31卷工技术而诞生的新一代电容麦克风。驻极体麦克风的工作原理是：当麦克风受到振动或受到气流摩擦时，两极板间的距离发生改变，即电容改变，从而引起电压变化。电压变化的大小和频率分别反