本文關(guān)鍵詞：基于虛擬儀器的聲源追蹤技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 虛擬儀器 聲源定位 波達(dá)時(shí)差 廣義互相關(guān)

【摘要】：聲源定位技術(shù)具有非常大的潛在應(yīng)用價(jià)值,它既可以用于軍事領(lǐng)域,如對(duì)狙擊手位置鎖定、低空或地面目標(biāo)追蹤等,同時(shí)也被用在大型會(huì)場(chǎng)的語(yǔ)音增強(qiáng)、視頻電話會(huì)議和新聞電視錄制等民用領(lǐng)域;此外,在研究地震的監(jiān)視、水下目標(biāo)追蹤等領(lǐng)域同樣有重要的意義。通過(guò)對(duì)發(fā)聲者(聲源)的定位,實(shí)現(xiàn)拾音器或者攝像機(jī)對(duì)目標(biāo)追蹤,實(shí)現(xiàn)聲音錄制前端增益匹配或者攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)焦等的預(yù)處理,有助于采集分辨率和清晰度比較高的聲音和畫面。近年來(lái)關(guān)于聲源定位引起廣泛研究。課題研究了常見(jiàn)的用于聲源定位算法和拾音器陣列布局模型,著重探討了基于波達(dá)時(shí)差(TDOA)的聲源定位技術(shù),分析了四元十字結(jié)構(gòu)拾音器陣列模型和廣義互相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法。基于對(duì)目前聲源追蹤在實(shí)時(shí)性、快速性、定位精度上出現(xiàn)不足,針對(duì)性研究了基于TDOA聲源定位技術(shù)和廣義互相關(guān)時(shí)延估計(jì)(GCC)算法�；赥DOA的聲源定位算法的關(guān)鍵前提是得到誤差小的時(shí)延估計(jì)。分析GCC算法在計(jì)算時(shí)延時(shí)出現(xiàn)精度失真的影響因素:拾音器接收信號(hào)中混響因素對(duì)其精度損失造成一定的影響,根據(jù)混響出現(xiàn)的特點(diǎn)和去混響常用的方法,提出了在復(fù)倒普域去除混響技術(shù)應(yīng)用于對(duì)聲波中夾雜的反射波混響的去除,以此改進(jìn)了GCC算法對(duì)混響濾除不足的情況,從而降低GCC算法對(duì)于時(shí)延計(jì)算的誤差,提高了對(duì)兩路聲波信號(hào)到達(dá)時(shí)間差計(jì)算精度,進(jìn)一步降低基于TDOA的聲源定位算法對(duì)目標(biāo)聲源定位時(shí)產(chǎn)生的誤差。課題設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于虛擬儀器綜合測(cè)試工具的和布局成十字結(jié)構(gòu)的四元拾音器陣列的聲源追蹤系統(tǒng),其基于TDOA的聲源定位算法和改進(jìn)的GCC時(shí)延估計(jì)算法,可以根據(jù)目標(biāo)聲源發(fā)出的聲波進(jìn)行位目標(biāo)位置定位和追蹤以便進(jìn)行綜合管理;詳細(xì)介紹了基于LabVIEW 2012測(cè)試平臺(tái)和NI USB-9234四路同步數(shù)據(jù)采集卡,以及四元拾音器十字型陣列結(jié)構(gòu)的聲源追蹤系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和硬件實(shí)現(xiàn);系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)聲源坐標(biāo)的實(shí)時(shí)獲取、目標(biāo)跟蹤、坐標(biāo)三維動(dòng)態(tài)顯示、遠(yuǎn)程監(jiān)控、人機(jī)交互、系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示等功能;可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位目的,具有較強(qiáng)的人機(jī)交互性。最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、精度高、計(jì)算量小、工作穩(wěn)定等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了改進(jìn)時(shí)延算法對(duì)與系統(tǒng)定位精度具有一定改善,并具有較低計(jì)算量和較好的實(shí)時(shí)性。
【關(guān)鍵詞】：虛擬儀器 聲源定位 波達(dá)時(shí)差 廣義互相關(guān)
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN912.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 常見(jiàn)的基于拾音器聲源定位算法14-19
• 1.3.1 可控波束形成定位方法15-16
• 1.3.2 高分辨率譜估計(jì)技術(shù)16
• 1.3.3 基于粒子濾波的方法16-17
• 1.3.4 到達(dá)時(shí)延（TDOA）技術(shù)17-19
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排19-20
• 第二章 語(yǔ)音的預(yù)處理研究20-28
• 2.1 語(yǔ)音信號(hào)的預(yù)處理20-24
• 2.1.1 聲音信號(hào)特性20
• 2.1.2 語(yǔ)音預(yù)處理的方法20
• 2.1.3 語(yǔ)音信號(hào)的預(yù)加重20-22
• 2.1.4 語(yǔ)音信號(hào)的短時(shí)平穩(wěn)性及分幀加窗處理22-23
• 2.1.5 語(yǔ)音信號(hào)的分頻處理23-24
• 2.2 聲源模型24-27
• 2.2.1 聲源近場(chǎng)模型特性24-26
• 2.2.2 聲源遠(yuǎn)場(chǎng)模型特性26-27
• 2.3 本章總結(jié)27-28
• 第三章 基于TDOA聲源追蹤算法研究和模型建立28-40
• 3.1 拾音器陣列研究及其分類28-33
• 3.1.1 均勻線性拾音器陣列(一維陣列)28-30
• 3.1.2 勻圓形拾音器陣列（二維陣列）30-32
• 3.1.3 三維陣列（均勻球面陣列和三維均勻直線陣列）32-33
• 3.2 四元十字拾音器陣列33-38
• 3.3 影響四元十字拾音器陣列定位精度的關(guān)鍵參數(shù)分析38-39
• 3.3.1 時(shí)延值誤差對(duì)定位精度的影響38
• 3.3.2 拾音器距離對(duì)定位的影響38
• 3.3.3 目標(biāo)聲源位置對(duì)定位性能的影響38-39
• 3.4 本章總結(jié)39-40
• 第四章 時(shí)延估計(jì)算法研究及改進(jìn)40-49
• 4.1 時(shí)延估計(jì)的方法40-44
• 4.1.1 廣義互相關(guān)算法40-42
• 4.1.2 功率譜相位時(shí)延估計(jì)法42-43
• 4.1.3 自適應(yīng)濾波法時(shí)延估計(jì)法43-44
• 4.2 廣義互相關(guān)算法的影響因素44-45
• 4.3 語(yǔ)音信號(hào)去混響研究45-46
• 4.3.1 混響的數(shù)學(xué)模型45-46
• 4.3.2 混響去除研究46
• 4.3.3 常用的去混響技術(shù)46
• 4.4 復(fù)倒譜域語(yǔ)音去混響算法46-47
• 4.5 廣義互相關(guān)算法的改進(jìn)47-48
• 4.6 本章小節(jié)48-49
• 第五章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)及誤差分析49-68
• 5.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)49-50
• 5.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能50
• 5.3 聲波信號(hào)采集系統(tǒng)50-54
• 5.3.1 四元拾音器空間布局51-52
• 5.3.2 USB9234同步數(shù)據(jù)采集卡52
• 5.3.3 金澤X5-AUDIO拾音器52-53
• 5.3.4 供電電源53-54
• 5.4 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)54-62
• 5.4.1 基于Lab VIEW2012的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)56-58
• 5.4.2 系統(tǒng)權(quán)限安全部分58-59
• 5.4.3 聲源信號(hào)的采集59-60
• 5.4.4 數(shù)據(jù)分析和處理60-61
• 5.4.5 盲去混響部分61
• 5.4.6 程序主控制部分61-62
• 5.5 系統(tǒng)精度驗(yàn)證和改進(jìn)算法誤差分析62-66
• 5.5.1 系統(tǒng)誤差分析63
• 5.5.2 改進(jìn)算法對(duì)時(shí)延預(yù)估誤差分析63-64
• 5.5.3 系統(tǒng)誤差驗(yàn)證64-65
• 5.5.4 改進(jìn)算法對(duì)系統(tǒng)定位精度的提高65-66
• 5.6 課題研究成果66-67
• 5.7 本章總結(jié)67-68
• 總結(jié)與展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 作者簡(jiǎn)介74

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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(tīng)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(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(guó)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(tīng)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(tīng)化質(zhì)量的影響[A];中國(guó)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(guó)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(guó)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(tīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A];中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國(guó)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(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2010年全國(guó)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(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2002年全國(guó)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(guó)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

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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 丁浩;可識(shí)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(guó);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(jìn)行聲源識(shí)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(chǎng)聲源定位研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

7 張承云;虛擬聽(tīng)覺(jué)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

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(jī)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(tīng)化質(zhì)量及其影響因素的研究[D];華南理工大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(chéng);鋸齒尾緣翼型降噪實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)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(tīng)覺(jué)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

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本文編號(hào)：952796