【摘要】：基于麥克陣列的點聲源定位是近年來聲源定位的研究熱點,在軍事領(lǐng)域和語音增強領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但在環(huán)境噪聲監(jiān)測方面的應(yīng)用相對較少。目前主要的麥克風(fēng)陣列模型有平面式麥克陣列和立體式麥克陣列兩種。平面式陣列按空間擺放位置形式可分為:一字型、T型、圓型等。立體式陣列可多方考慮聲源的方位,在判斷角度上可以更加精確,然而三維的快速傅里葉變換及相關(guān)算法,增加了運算上的復(fù)雜程度和花費的時間。平面式陣列一定程度上減少了計算量,但在檢測高度方面受到了相應(yīng)的限制。本文在研究前人聲源定位方法基礎(chǔ)上,提出了一種基于半球型麥克風(fēng)陣列的聲源定位系統(tǒng)。首先歸納總結(jié)了現(xiàn)有聲源定位算法的優(yōu)缺點,結(jié)合三維復(fù)合聲場的分布規(guī)律,針對目前麥克風(fēng)陣列定位算法計算量大和不便于移植的特點,提出并設(shè)計了半球型聲源定位方案,給出了設(shè)計的理論依據(jù)和定位算法推演;其次,采用STM32嵌入式處理器對麥克風(fēng)陣列數(shù)據(jù)進行采集和處理,包括聲音信號的歸一化處理和通過FFT變換得到聲音信號的頻率信息,并將頻率引入噪聲聲源分析,通過無線傳輸模塊將處理后的數(shù)據(jù)上傳至上位機做進一步定位處理,并設(shè)計了數(shù)據(jù)通訊編碼,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸;最后,對設(shè)計完成的系統(tǒng)進行了定位實驗,分別對不同位置下的聲源進行了定位測試,給出了測試數(shù)據(jù),采用LabVIEW虛擬儀器完成了聲源的定位,對半球型聲源定位系統(tǒng)的誤差進行了分析,得到了良好的定位效果。本文給出的聲源定位系統(tǒng)噪聲測量分辨率為0.1dB,系統(tǒng)定位誤差為5%,頻率測量范圍為100Hz~10kHz。系統(tǒng)良好的實現(xiàn)了點聲源的三維定位,并對聲源的類型區(qū)分做出了初步研究,為聲源定位的后續(xù)研究提供了新的解決思路。
[Abstract]:Point sound source location based on Mike array is a hot topic in recent years. It is widely used in military field and speech enhancement field, but it is seldom used in environmental noise monitoring. At present, there are two kinds of microphone array models: planar microphone array and stereoscopic microphone array. The plane array can be divided into one font T type, circle type and so on according to the space position form. The stereo array can consider the direction of the sound source in many ways, so it can be more accurate in judging angle. However, the 3D fast Fourier transform and related algorithms increase the complexity and time of the calculation. The planar array reduces the computational complexity to some extent, but it is limited in height detection. In this paper, a sound source location system based on hemispherical microphone array is proposed based on the previous methods of sound source location. Firstly, the advantages and disadvantages of the existing sound source localization algorithms are summarized. According to the characteristics of the current microphone array localization algorithm, which is large in computation and is not easy to transplant, a hemispherical sound source location scheme is proposed and designed, combined with the distribution law of 3D composite sound field. The theoretical basis of the design and the derivation of the location algorithm are given. Secondly, the microphone array data is collected and processed by STM32 embedded processor, including the normalized processing of the sound signal and the frequency information of the sound signal obtained by the FFT transform. The frequency is introduced into the noise source analysis, and the processed data is uploaded to the upper computer through the wireless transmission module for further positioning processing, and the data communication code is designed to realize the efficient data transmission. The localization experiment of the designed system is carried out, the sound sources in different positions are tested, the test data are given, and the sound source location is accomplished by using LabVIEW virtual instrument. The error of the hemispherical sound source positioning system is analyzed and a good localization effect is obtained. The noise measurement resolution of the sound source positioning system is 0.1 dB, the system positioning error is 5, and the frequency measurement range is 100 Hz ~ 10 kHz. The system realizes the 3D location of the point sound source well, and makes a preliminary study on the classification of the sound source, which provides a new solution for the further research of the sound source location.
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN912.3

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈常宇;郭寶金;姜守軍;蔣坤軍;;小區(qū)域高精度實時三維聲源定位系統(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(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;2009年05期

5 袁余民;廖海龍;;可移動聲源定位系統(tǒng)的研究與實現(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];計算機工程與應(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[J];工業(yè)控制計算機;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現(xiàn)[J];西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年02期

相關(guān)會議論文 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年中國智能自動化會議論文集（下冊）[C];2001年

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

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

4 沈常宇;郭寶金;姜守軍;蔣坤軍;;小區(qū)域高精度實時三維聲源定位系統(tǒng)[A];中國聲學(xué)學(xué)會2007年青年學(xué)術(shù)會議論文集（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;;聲源定位測聽系統(tǒng)的設(shè)計[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2007年

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

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

9 劉紅云;劉桂禮;羅倩;;基于改進時延估計的聲源定位方法實現(xiàn)[A];2011年通信與信息技術(shù)新進展——第八屆中國通信學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[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振動與噪聲測試峰會論文集[C];2010年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 李函;人是如何定位聲源的？[N];科技日報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

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

2 丁浩;可識別聲源深度的三維聲聚焦波束形成方法研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

3 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

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

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

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

7 張承云;虛擬聽覺環(huán)境實時繪制系統(tǒng)平臺研究[D];華南理工大學(xué);2012年

8 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

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

10 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

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

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

2 楊雅文;基于壓縮感知的麥克風(fēng)陣列室內(nèi)聲源定位研究[D];上海交通大學(xué);2015年

3 丁元皓;面向機電系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測的聲源定位技術(shù)研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

4 梅東挺;波束形成原理結(jié)合平面陣列識別定位三維聲源的方法研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

5 伏智超;基于Cortex-A8嵌入式系統(tǒng)的聲源定位技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];東南大學(xué);2015年

6 劉平方;基于虛擬儀器的聲源追蹤技術(shù)研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2016年

7 田婧;基于改進的高斯牛頓迭代法的聲源定位及建模仿真研究[D];吉林大學(xué);2016年

8 何穎洋;耳廓與頭部的個性化耦合參數(shù)對聲源定位因素的影響[D];華南理工大學(xué);2016年

9 白宗龍;基于近場聲全息的多聲源定位系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

10 夏明秋;基于FPGA聲源定位的數(shù)據(jù)同步采集與算法實現(xiàn)[D];南京信息工程大學(xué);2016年

，

本文編號：2170147