本文關(guān)鍵詞：基于Cortex-A8嵌入式系統(tǒng)的聲源定位技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 麥克風(fēng)陣列 聲源定位 四元十字陣 時(shí)延估計(jì)

【摘要】：伴隨著多媒體技術(shù)的快速發(fā)展,語音信號(hào)處理技術(shù)在接收和處理信息等方面得到了越來越廣泛的關(guān)注,語音識(shí)別、語音增強(qiáng)、聲源定位等應(yīng)用方興未艾。而聲源的定位技術(shù)是語音增強(qiáng)、語音識(shí)別技術(shù)的前提和基礎(chǔ)�；邴溈孙L(fēng)陣列的聲源定位技術(shù)已經(jīng)成為一大研究熱點(diǎn),其廣闊的應(yīng)用前景得到了廣泛的關(guān)注。當(dāng)前基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位技術(shù)主要分為：基于高分辨率譜估計(jì)的聲源定位、基于可控波束形成的聲源定位、基于時(shí)延估計(jì)的聲源定位。而在這三種算法中,基于時(shí)延估計(jì)的聲源定位算法計(jì)算復(fù)雜度低,實(shí)用性較強(qiáng),是實(shí)時(shí)聲源定位應(yīng)用的首選。基于此,本文開展了基于時(shí)延估計(jì)的實(shí)時(shí)聲源定位算法研究。本文主要從理論研究、軟硬件平臺(tái)搭建、實(shí)際場(chǎng)景驗(yàn)證三個(gè)方面進(jìn)行研究。(1)本文第二章開展了針對(duì)時(shí)延估計(jì)算法的研究。在分析對(duì)比各種麥克風(fēng)陣型的基礎(chǔ)上,選取四元十字陣作為麥克風(fēng)陣列的陣型,并推導(dǎo)了基于四元十字陣的聲源定位算法的公式。在此基礎(chǔ)上,研究了幾種基于時(shí)延估計(jì)的聲源定位算法,針對(duì)廣義互相關(guān)算法在低信噪比、混響大的環(huán)境下魯棒性較差的問題,提出了一種多通道加權(quán)聯(lián)合算法。該算法先把信號(hào)進(jìn)行多通道濾波分解,再分別計(jì)算各通道的互相關(guān)值,最后對(duì)各通道進(jìn)行加權(quán)聯(lián)合計(jì)算出時(shí)延。仿真實(shí)驗(yàn)表明,多通道加權(quán)聯(lián)合算法的魯棒性比廣義互相關(guān)中的PHAT和SCOT加權(quán)算法強(qiáng)。(2)基于理論研究基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了基于Cortex-A8嵌入式平臺(tái)的聲源定位系統(tǒng),并進(jìn)行了相應(yīng)的硬件選型與調(diào)試及算法移植工作。首先,在硬件設(shè)計(jì)方面,選用S5PV210作為核心處理器、WM8960作為音頻編解碼芯片,并搭建了外圍電路；其次,在軟件開發(fā)方面,分別進(jìn)行了系統(tǒng)搭建,WM8960音頻驅(qū)動(dòng)程序移植,定位算法編寫、測(cè)試、及移植；最終完成了基于Cortex-A8嵌入式平臺(tái)的聲源定位系統(tǒng)。(3)為了測(cè)試本文系統(tǒng)的可行性,在室外環(huán)境下進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)的方案合理有效,能夠較好的實(shí)現(xiàn)聲源定位。此外,針對(duì)本系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中存在的不足之處,文中也給出了相關(guān)的改進(jìn)方案,為更有效的聲源定位系統(tǒng)的研發(fā)提供了思路。
【關(guān)鍵詞】：麥克風(fēng)陣列 聲源定位 四元十字陣 時(shí)延估計(jì)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN912.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究的背景與意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位技術(shù)14-15
• 1.3.1 基于高分辨率譜估計(jì)的聲源定位14
• 1.3.2 基于可控波束形成的聲源定位14-15
• 1.3.3 基于時(shí)延估計(jì)的聲源定位15
• 1.4 本文的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)15-18
• 第二章 基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位算法的研究18-44
• 2.1 麥克風(fēng)陣列信號(hào)的模型及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18-21
• 2.1.1 遠(yuǎn)場(chǎng)模型18
• 2.1.2 近場(chǎng)模型18-19
• 2.1.3 麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19-21
• 2.2 基于時(shí)延估計(jì)的聲源定位原理21-30
• 2.2.1 基于四元十字陣的聲源定位算法22-24
• 2.2.2 時(shí)延估計(jì)算法的基本模型24-25
• 2.2.3 基本互相關(guān)法25-26
• 2.2.4 廣義互相關(guān)法26-27
• 2.2.5 最小均方(LMS)自適應(yīng)濾波法27-29
• 2.2.6 多通道加權(quán)聯(lián)合法29-30
• 2.3 仿真實(shí)驗(yàn)30-42
• 2.3.1 廣義互相關(guān)算法32-37
• 2.3.2 多通道加權(quán)聯(lián)合算法37-42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 第三章 聲源定位系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)44-66
• 3.1 系統(tǒng)總體框圖44
• 3.2 最小系統(tǒng)44-52
• 3.2.1 基于ARM Cortex-A8架構(gòu)的S5PV210處理器45-47
• 3.2.2 DDR2 SDRAM47-49
• 3.2.3 NAND Flash49-50
• 3.2.4 電源模塊50-51
• 3.2.5 時(shí)鐘模塊51-52
• 3.2.6 復(fù)位電路52
• 3.3 麥克風(fēng)陣列模塊52-54
• 3.3.1 麥克風(fēng)種類選擇52-53
• 3.3.2 麥克風(fēng)陣元間距53
• 3.3.3 麥克風(fēng)陣列的結(jié)構(gòu)53-54
• 3.4 音頻編碼解碼模塊54-58
• 3.4.1 WM8960電路設(shè)計(jì)55-56
• 3.4.2 IIC總線56-58
• 3.4.3 IIS總線58
• 3.5 SD卡模塊58-59
• 3.6 USB模塊59-61
• 3.6.1 USB HUB擴(kuò)展電路59-60
• 3.6.2 USB OTG接口60-61
• 3.7 串口模塊61
• 3.8 電源模塊61-64
• 3.8.1 5V電源設(shè)計(jì)61
• 3.8.2 3.3V電源設(shè)計(jì)61-64
• 3.9 本章小結(jié)64-66
• 第四章 聲源定位系統(tǒng)的軟件開發(fā)66-86
• 4.1 嵌入式Linux系統(tǒng)的構(gòu)建66-70
• 4.1.1 Linux系統(tǒng)簡介66
• 4.1.2 Linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)66-67
• 4.1.3 Linux內(nèi)核代碼結(jié)構(gòu)67-69
• 4.1.4 Linux內(nèi)核鏡像的制作69-70
• 4.2 音頻驅(qū)動(dòng)程序的移植70-79
• 4.2.1 高級(jí)Linux聲音架構(gòu)70-71
• 4.2.2 Platform功能和數(shù)據(jù)解析71-72
• 4.2.3 Codec功能和數(shù)據(jù)解析72-73
• 4.2.4 WM8960芯片的驅(qū)動(dòng)移植73-79
• 4.3 音頻采集程序的設(shè)計(jì)79-80
• 4.4 聲源定位算法的設(shè)計(jì)80-85
• 4.4.1 信號(hào)預(yù)處理80-82
• 4.4.2 語音端點(diǎn)檢測(cè)82-84
• 4.4.3 時(shí)延算法設(shè)計(jì)84-85
• 4.5 本章小結(jié)85-86
• 第五章 系統(tǒng)測(cè)試及分析86-92
• 5.1 測(cè)試設(shè)備及環(huán)境86-87
• 5.2 測(cè)試方法與步驟87-89
• 5.3 測(cè)試結(jié)果與分析89-91
• 5.4 誤差分析91
• 5.5 改進(jìn)方案91
• 5.6 本章小結(jié)91-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-93
• 6.1 工作總結(jié)92
• 6.2 研究展望92-93
• 致謝93-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文98

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1 沈常宇;郭寶金;姜守軍;蔣坤軍;;小區(qū)域高精度實(shí)時(shí)三維聲源定位系統(tǒng)[J];聲學(xué)技術(shù);2007年05期

2 鄭珍珍;馮華君;沈常宇;丁馳竹;李奇;;基于坐標(biāo)系變換的三維聲源定位算法[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2008年02期

3 李彥翔;劉慶華;;高斯條件下基于粒子濾波的聲源定位[J];電聲技術(shù);2009年10期

4 楊杰;張明路;;一種改進(jìn)的聲源目標(biāo)成型波定位方法的研究[J];河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年05期

5 袁余民;廖海龍;;可移動(dòng)聲源定位系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J];信息系統(tǒng)工程;2010年01期

6 趙立業(yè);李宏生;;噪聲與共振環(huán)境下的數(shù)字助聽器魯棒聲源定位法(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics;2010年02期

7 李彥翔;劉慶華;;基于粒子濾波的聲源定位方法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2010年30期

8 陳益如;王博;鄔楊波;;基于聲音導(dǎo)引的聲源定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2010年10期

9 張志勇;高寶成;;一種分布式的聲源定位系統(tǒng)[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2010年S1期

10 雷斌;孫舟;;分布式聲源定位算法實(shí)現(xiàn)[J];西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 汪增福;劉克輝;王東;韓文善;;基于聲壓幅度比的聲源定位[A];2001年中國智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2001年

2 饒丹;謝菠蓀;;聲源指向性對(duì)雙耳可聽化質(zhì)量的影響[A];2005年聲頻工程學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2005年

3 饒丹;謝菠蓀;;聲源指向性對(duì)雙耳可聽化質(zhì)量的影響[A];中國聲學(xué)學(xué)會(huì)2007年青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2007年

4 沈常宇;郭寶金;姜守軍;蔣坤軍;;小區(qū)域高精度實(shí)時(shí)三維聲源定位系統(tǒng)[A];中國聲學(xué)學(xué)會(huì)2007年青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2007年

5 原晶晶;;3-7歲正常兒童聲源定位能力的研究[A];2010全國耳鼻咽喉頭頸外科中青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2010年

6 全海英;張旭;鄧軍民;于紅玉;徐瑾;孫涌;何寶新;水玉海;王寧宇;;聲源定位測(cè)聽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2007年

7 劉哲;陳日林;羅倫楷;滕鵬曉;楊亦春;;探測(cè)距離對(duì)聲源定位精度的影響[A];泛在信息社會(huì)中的聲學(xué)——中國聲學(xué)學(xué)會(huì)2010年全國會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

8 黃益旺;楊士莪;呂錢浩;;基于時(shí)延的匹配場(chǎng)聲源定位[A];中國聲學(xué)學(xué)會(huì)2002年全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

9 劉紅云;劉桂禮;羅倩;;基于改進(jìn)時(shí)延估計(jì)的聲源定位方法實(shí)現(xiàn)[A];2011年通信與信息技術(shù)新進(jìn)展——第八屆中國通信學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

10 朱勝佳;任海鵬;;基于混沌共軛梯度法的二維聲源定位方法研究[A];2010振動(dòng)與噪聲測(cè)試峰會(huì)論文集[C];2010年

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1 李函;人是如何定位聲源的？[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王子騰;高速車輛的聲源定量識(shí)別方法[D];清華大學(xué);2014年

2 楊志國;馬爾可夫狀態(tài)—空間模型下的聲源定位與跟蹤[D];浙江大學(xué);2013年

3 周成;人耳聲源定位與編碼技術(shù)研究[D];武漢大學(xué);2011年

4 劉松;基于相位共軛方法進(jìn)行聲源識(shí)別和定位[D];大連理工大學(xué);2011年

5 黃益旺;淺海遠(yuǎn)距離匹配場(chǎng)聲源定位研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

6 張承云;虛擬聽覺環(huán)境實(shí)時(shí)繪制系統(tǒng)平臺(tái)研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 陳韶華;海洋聲源信息獲取與傳輸技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

8 徐勤奇;基于正四面體傳聲器陣列的機(jī)器人聲源定位方法研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

9 饒丹;雙耳可聽化質(zhì)量及其影響因素的研究[D];華南理工大學(xué);2009年

10 湯永清;空間聽覺特征提取與3D音頻再現(xiàn)研究[D];上海大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李賀;基于波束形成算法的聲源定位研究及DSP實(shí)現(xiàn)[D];南京信息工程大學(xué);2015年

2 劉慧珠;基于麥克風(fēng)陣列的聲源方位估計(jì)算法研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 薛偉誠;鋸齒尾緣翼型降噪實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2015年

4 肖駿;基于麥克風(fēng)陣列的實(shí)時(shí)聲源定位技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

5 劉茜茜;基于人耳聽覺系統(tǒng)的盲聲源分離方法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

6 李揚(yáng);基于小型麥克風(fēng)陣列的聲源定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

7 李哲;聲源定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];河北科技大學(xué);2015年

8 仲維燦;不確定性條件下機(jī)器人聲源定位模型研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

9 楊博元;傳感器聲源目標(biāo)定位算法研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2013年

10 徐亦達(dá);時(shí)變海洋聲速剖面移動(dòng)聲源反演方法研究[D];浙江大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：645915