基于传声器阵列的声源定位算法与误差分析.pdf

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1、108传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第1O期DOI：10．13873／J．100o-9787(2014)10-0108--03基于传声器阵列的声源定位算法与误差分析范卓立，黄根春(武汉大学电子信息学院，湖北武汉430070)摘要：基于传声器阵列和互相关算法的时间延迟技术对声源进行定位，互相关算法对宽频带信号(扫频信号)定位比较准确，对窄带信号(风琴信号)定位不显著，分析了影响声源定位精度的因素，并改进声源定位系统。通过实验验证了影响风琴信号声源定位的因素，实现了风琴信号的声源

2、定位，并在NICom—pactRIO系统上开发了一个实时声源定位系统。关键词：声源定位；传声器阵列；时间延迟；互相关；NICompactRIO中图分类号：TB535文献标识码：B文章编号：1000-9787(2014)10-0108-03S一ound‘S0Urcelocali‘zat·i·0na’lgor·it·’hmsand1ana’lysi‘sornerrorbased0nmicrophonearrayFANZhuo-li，HUANGGen—chun(SchoolofElectronicInformation，WuhanUniversity，Wuh

3、an430070，China)Abstract：Timedelaytechnologybasedonmicrophonearrayandcrosscorrelationalgorithmisusedforsoundsourcelocalization，cross—corelationalgorithmforwidebandsignal(sweepsigna1)localizationisaccurate，fornarrowbandsignal(organsigna1)localizationislesssignificant，analyzefactor

4、swhichimpactprecisionofsoundsourcelocalization，andimprovesoundsourcelocalizationsystem．Verifyfactorsthataffectsoundsourcelocalizationoforgansignal，throughexperiments，achievesoundsourcelocalizationoforgansignal，anddevelopareal—timesoundsourcelocalizationsystembasedonNICompactRIOs

5、ystem．Keywords：soundsourcelocalization；microphonearray；timedelay；cross—correlation；NICompactRIO0引言Y(t)=Yosin(tOt+0一)，(1)确定一个声源在空间中的位置是一项有广阔应用背景式中0为(t)相对t=O时刻的相位角；妒为(t)和Y(t)的有意义研究。在民用方面，声源定位在视频会议、监的相位差。测系统、智能机器人J、鲁棒语音识别等领域有广泛的应rR(r)=~了1J(￡)y(￡+Jr)d￡。用；在工业上，声源定位技术能提前预知机械的一些隐患，提高机械

6、设备的生产效率。=去c)sin(wtyD(f)sin(+日一妒)dt本文提出了基于传声器阵列和互相关算法的时间延迟技术对声源进行定位。基于时延估计的声源定位=C。tcos(一⋯s2m)+20法在运算量上优于其他方法，实时陛好，可以在实际中低成=—cos(一1sin(2t+r)+20。。。【一+一l∞十一J本实现。同时使用LabVIEWl5作为开发软件，NI9234为声信号采集卡，开发声源定位系统。在实验室对各种信号=c。s(-tOt+)．(2)进行实验验证，并重点分析影响定位误差的因素，最终根据以上推导可以看出，互相关函数保留了这两个在NICompac

7、tRIO上实现了实时声源定位系统。信号的圆频率、对应的幅值。和y0以及相位差值的信1互相关函数求出时间延迟息。从理论上来说，当已知两个信号对应的互相关函数的1．1单频信号的互相关函数最大值时，就可以对应地把它的横坐标表示出来，此横坐标．设有两个周期信号(t)和Y(t)即是时间延迟[(#)：‰sin(tOt+)，收稿日期：2014-07-09第1O期范卓立，等：基于传声器阵列的声源定位算法与误差分析1O91．2多频信号的互相关函数根据傅里叶级数~-ZJ函数来看，周期信号是由一个或者几个，乃至无穷多个不同频率的谐波叠加而成，所以，可以将多频信号分解，其中，

8、B和A是关于n的函数，与Jr无关。此时，互相关函数为Rxy(r)一．if()y(￡+r)图1时