基于音频空间定位系统的研究毕业论文

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1、论文题目：基于音频空间定位系统的研究 学生姓名：所在院系： 所学专业：导师姓名完成日期：摘 要本文提出了利用音频进行声源定位的方法，该方法是在基于时间差TDOA（time differential of arrival）的定位技术基础上提出来的。概括了利用驻极体麦克风传声阵进行声源进行定位的方法，采用多个传声器构成传声器阵列，实际上相当于在时域和频域的基础上增加了一个空间域，对接收的来自空间中的音频信号进行空时处理，这是传声器阵列信号处理的核心思想。本文详细给出了时延差（TDOA）定位算法的原理。关键词：音频选择 延时估计 声源定位 驻极体麦克风AbstractIn this paper, t

2、he use of audio sound source localization method is based on the time difference TDOA（time differential of arrival）based on positioning technology put forward. Outlines the use of electret microphone array for sound transmission method to locate sound source, microphone array with multiple microphon

3、e constitute, in fact, equivalent to the time domain and frequency domain based on the addition of a spatial domain. On receiving from space, space-time audio signal processing, microphone array signal processing is the core idea. This paper gives the time difference （TDOA）positioning algorithm prin

4、ciple.Keywords: Audio Select, Delay estimation, Sound localization, Electret microphone.目 录1 前言11.1 研究背景11.2高精度声源定位系统面临的问题11.3本论文完成的工作11.4 研究现状22 驻极体麦克风简介32.1 特点32.2 特性说明及特性设计33 硬件电路设计43.1 系统构成43.2 组成模块介绍43.3 声源定位算法设计64 时延定位原理74.1 基于声达时间差的声源定位技术74.2 时延估计算法研究84.2.1时延估计的物理含义84.2.2基于广义互相关GCC的TDOA估计法94.

5、3 DTOA的定位原理与实现114.3.1 传声器和声源位置关系的几何模型124.3.2 空间几何定位算法145 系统的软件设计16结束语18致谢19参考文献20附录：程序清单211 前言1.1 研究背景 声源定位技术是利用声学和电子装置接收并处理声场信号，以确定自然声源或人为声源位置的一种技术，有着十分广阔的应用前景。根据探测方式的不同，声源定位技术分为主动声定位和被动声定位两种。主动声定位包括发射装置和接收装置，例如使用雷达向外发射信号，根据回波的性质判断目标的位置口本文所研究的基于传声器阵列的声源定位属于被动定位技术，它只有接收装置而没有发射装置，同传统的主动声定位技术相比，它具有隐蔽性

6、强、不受电磁波干扰的特点。 基于传声器阵列的声源定位就是利用被动声源定位的特点，同时结合传声器阵列空间选择性强、抑制噪声能力强以及无需人为移动的优点，通过对多路信号进行分析处理，在空间域中定出一个或多个声源的平面或者空间坐标，从而得到声源的位置。它可用于电话会议、视频会议等系统中控制摄像头和传声器阵列波束方向对准发言人;也可用于语音及说话人识别软件的前端预处理，以提供高质量的声音信号，提高语音及说话人识别软件的识别率;也可用于强噪声环境下的声音获取、大型场所的会议记录，以提高声音拾取的质量:还可用于助听装置中，更好地为耳障患者服务。因此具有较高的应用价值和广阔的发展前景，值得进行研究探讨。1.

7、2高精度声源定位系统面临的问题(l)传声器阵列声源定位系统的一个基本要求是能定位和跟踪声源，因此对阵列信号的处理应满足一定的运算量要求，以便实时实现，也即面临着既要提高精度，又要尽可能减小运算量的矛盾。因此要仔细分析比较各种定位方法的优缺点，根据系统的具体要求选出最优的定位算法。(2)对于一个定位系统而言，传声器的数量越多，相对位置变化越多，提供的空域信息量就越大，从而具有更高的定位精度。在实际系统中，传声器位置的摆放比较固定，数量也比较少，因此，面临着在数量比较少且位置相对固定的传声器阵列的情况下，如何提高定位精度的问题。(3)混响和噪声的存在，使信号幅度衰减、音质变差，所以怎样尽可能地消除

8、混响和噪声的影响，是高精度声源定位系统面临的又一难题。1.3本论文完成的工作 本文对基于传声器阵列的声源定位系统的关键技术进行了较为深入的研究，重点研究了基于到达时间差TDOA)的声源定位技术，主要完成以下工作:(l)详细分析基于传声器阵列的声源定位技术的工作原理，总结归纳井比较几种常用定位方法的优缺点.(2)对基于声达时间差的时延估计方法作详细的推导。重点研究两种时延估计 方法:广义互相关时延估计法和最小均方自适应时延估计法，并针对其缺点进行改进，同时讨论了基于信号初始段包络和基于高阶统计量的时延估计方法。(3)归纳几种常见的定位方法，重点研究基于时延的音频空间几何定位法，并进行误差分析。(

9、4)提出一种实际可行的定位方法，进行论证。 本文采用多个传声器构成传声器阵列，实际上相当于在时域和频域的基础上增加了一个空间域，对接收的来自空间中的音频信号进行空时处理，这是传声器阵列信号处理的核心思想。现有的基于传声器阵列的声源定位技术基本上可以分为四类:基于最大输出功率的可控波束形成技术:高分辨率谱估计技术;基于声压幅度比的定位技术以及基于声音到达时间差TDOA的定位技术。1.4 研究现状随着科学技术的快速发展，音频空间定位技术也显得的越来越重要。尽管我国对声音定位技术的研究起步晚，但随着时间的推移，目前国内从事这项技术研究的人已经大大增加，涌现出了不少研究和开发音频空间定位技术的单位，在

10、国际上以及国内刊物上发表了一些研究成果。研究领域主要是依据TDOA（time differential of arrival）算法上的声音信号定位的研究，且集中在非视距环境下TDOA定位系统的研究，国内近两年才开始研究智能算法在移动声源定位上的应用。从主要刊物的检索情况来看，大部分研究都是在定位算法的研究和优化上，仅通过中国期刊全文数据库，利用关键词“TDOA”就可以在2000-2009年间的核心刊物上查到30篇有关抑制非视距误差的定位文章；通过中国优秀硕士论文全文数据库，利用主题词“无线定位”可以查到近300篇硕士论文；而通过中国博士论文全文数据库，利用主题词“无线定位”可以查到25篇相关博

11、士论文。由此可见，国内目前对于声信号定位的研究正受到高度重视和深入研究。音频的空间定位是通过对某一个或几个参数进行估计来实现的，因此参数估计法是定位问题的关键。对基于三个接收器定位的关键在于对TDOA参数的估计。本文主要致力于基于三点对移动声源定位算法的研究，其核心是运用现代信息处理方法计算时延从而定位。基于时延估计是近20年来国际信号处理界的一个研究热点，它既有理论意义，又有重要的实用价值。时延估计对随机音频信号处理、现代谱估计、时间序列分析、自适应信号处理以及相关技术和傅里叶变换提出了新的要求，从而促进了这些学科和科技的进步。因此音频空间定位技术也正向更高更宽更深的方向发展，传声器阵列声源

12、定位是指用传声器阵列拾取声音信号，通过对多路声音信号进行分析与处理，在空间域中定出一个或是多个声源的平面或空间坐标，即得到声源的位置。 2 驻极体麦克风简介驻极体是一种能长久保持电极化状态的电介质，这种电介质是一种高分子聚合物，他的工作原理是电容式的：有一片单面涂有金属的振动膜与一个带有若干小孔贴有驻极体薄膜的电极（称为背极）构成。驻极体面与振动膜相对，振动膜上的金属层作为两个电极的介质电容器，电容器的两极之间并接一支电阻，这只电阻是阻抗变换器或前置放大器的输入电阻。由于驻极体上分布有自由电荷，于是在电容器的两极之间就有了电荷量，当声波使振动膜振动而产生位移时，改变了电容器的电容量，电容量的改

13、变使电容器的输出端产生了相应的交变电场，交变电场作用于R就形成了与声波信号对应的电信号，于是就完成了声电转换的功能。2.1 特点由于驻极体麦克风是按电容式原理工作的，因此它具有电容式电声器件的很多优点，如频带宽、音质好、失真小、瞬态响应好，对机械振动不敏感等特点。2.2 特性说明及特性设计典型的驻极体麦克风如图1,有一个电容元件，其电容随机械振动发生变化，从而产生与声波成比例的变化电压。驻极体麦克风始终具有内部静态电荷，无需外部电源。不过，仍然需要几个伏特的电压来为内部前置放大器FET供电。图1 驻极体麦克风的电气模型驻极体麦克风具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音

14、机、无线话筒及声控等电路中。驻极体麦克风由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc12tfc)，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接

15、入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。3 硬件电路设计3.1 系统构成系统由音频信号采集单元、放大单元、滤波单元、A/D转换单元、单片机处理单元、报警单元。具体构成如图2所示。音频信号采集信号放大带通滤波电路A/D转换89C52报警电路图2 硬件原理框图3.2 组成模块介绍（1）目标音频信号采集单元目标音频信号采集单元用于完成4路信号采集的功能，如图4。每个采集电路包括麦克风前级偏置和二级放大两个部分。该电路实质上是一个由晶体三极管VT1VT3构成的多级音频放大器。V1与外围阻容元件组成了典型的阻容耦合放大电路，担任前置音频电压放大；V2、V3组成了两级直接耦合式功率放大电路，其中：V3接

16、成发射极输出形式，它的输出阻抗较低。驻极体话筒M1接收到声波信号后，输出相应的微弱电信号。该信号经电容器C1耦合到V1的基极进行放大，放大后的信号由其集电极输出，再经C2耦合到V2进行第二级放大，最后信号由V3发射极输出。电路中，C4为旁路电容器，其主要作用是旁路掉输出信号中形成噪音的各种谐波成份。C3为滤波电容器，为整机音频电流提供良好通路。 采集电路的第三部分是滤波电路，用来对声音信号进行噪声滤波处理。考虑到硬件的复杂性，采用二阶带通滤波电路，如图4。 图5是对把送来的目标信号进行进行A/D转换，以便于单片机进行处理进而达到控制外部单元。图3 声信号接收电路图4 音频信号滤波器电路图5A/

17、D转换及控制电路（2）报警电路如图6是系统的报警电路。当有声音出现在声音接收器的接收范围内时，单片机会给报警电路一个定时脉冲。当报警电路接收到定时脉冲时，就会点亮发光二极管并报警。图6 报警电路3.3 声源定位算法设计时间延迟差简称时延差，即TDOA（time differential of arrival）,是指接收器阵列中不同接收器所接收到的同源带噪声信号之间由于信号传播距离不同而引起的时间差。时间延迟差估计是指利用参数估计和信号处理的理论和方法，利用所接收到的传感信号，准确、快速地估计和测定出传感器之间由于信号传播路径不同而引起的时间延迟差。并由此进一步确定其它相关的目标参量，例如声源目

18、标的距离、方位角、运动方向和速度等。在对于有干扰源定位的问题中正是利用时间延迟差来计算距离差的.由于在接收现场可能存在各种噪声和干扰，接受到的传感信号往往淹没于噪声和干扰之中，因此，对带噪声信号进行时延估计，首先要排除噪声和干扰的影响，提高信号的信噪比。因此基于声达时间差(TDOA)的定位技术一般分为2个步骤进行:首先进行声达时间差估计，并从中获取传声器阵列中阵元间的声延迟TDOA；其次利用获取的声达时间差，结合已知的传声器阵列的空间位置进一步定出声源的位置。时延差估计方法是与具体的工程实际背景紧密联系的，很难找到一种时延估计方法能够适用于任何时延估计问题。近年来，随着信号处理技术的发展和工程

19、技术的应用需求，己经提出了许多适用于不同情况的时延估计方法。主要有:（1）广义相关法GCC（genceralized cross correlation）；（2）最大似然估计法。最大似然估计法是时延估计的一类重要方法。前提条件一般是信号的概率密度是己知的，此外最大似然估计法一般建立在以下三个基本的假设条件下，它们分别为时延为定值数据为静态过程长的观测时。有了这些先决条件，该类方法构造出一个关于时延的条件概率密度函数，然后通过使密度函数的值最大来确定时延.最大似然估计法在应用时也是有很大的局限性的.因为在实际中，信号的概率分布往往是难以得到的，所以在构造似然函数时往往有很大的困难，这使得该类方法

20、在现实中难以应用。从总体上来说，最大似然估计的时延估计法有很强的理论意义，经常被用来评价一个算法的优劣。(3)最小均方误差算法在时延估计的众多方法中，还有一类采用的是传统的自适应山S迭代方法或者是其改进形式，该类方法多采用最小均方误差准则下的迭代法，通过设定迭代初值、参数和自适应学习，最终得到时延的估计值或者是它的替代形式，所以在这里把此类方法命名为最小均方误差法。最小均方误差时延估计法适用面广，计算机量小，而且它的实时性较好，实用性强，但是它们不能根本抑制相关噪声的影响。在查阅了大量文献的基础上首先研究了最基本的基于广义互相关理论的时延估计算法GCC，针对GCC不适用相关噪声背景本文研究了基

21、于三阶累积量的时延估计算法。4 时延定位原理TDOA（time differential of arrival）是一种重要的无源定位方法，它是通过处理三个或更多个测量站采集到的信号到达时间数据对干扰源进行定位的。干扰源信号到达两个测站的时间差规定了一对以两站为焦点的双曲线，利用三站可形成两条单边双曲线来产生交点，以确定干扰源的位置。当计算TDOA值时，计算误差对所有的测量站是相同的且其和为零，这些误差包括公共的多径时延和同步误差。该定位技术降低了对时间的同步要求，在误差环境下相对优越。时延定位系统具有精度高，定位快，实现容易等优点。但是定位中也容易出现多值现象。4.1 基于声达时间差的声源定位

22、技术 在现有的传声器阵列声源定位中，近几年发展起来的基于声达时间差TDOA（time differential of arrival）估计的定位方法精度相对较高，计算量小，可以考虑在实际中实时实现。 基于声达时间差声源定位方法，首先估计出声音到达传声器阵列各阵元的相对时间差，再利用此时间差算出声源到达各阵元的距离差，最后用几何算法确定声源的位置。该方法主要分为两步： 第一步，时延估计TDE（time delay estimation）获得传声器阵列中相对阵元间的TDOA（time differential of arrival）。 第二步，利用获取的相对阵元间的时间差，结合已知的传声器阵列的空

23、间几何关系最终确定声源的位置。定位的方法为几何定位法和搜索的方法等。本论文将重点研究此种定位方法。4.2 时延估计算法研究4.2.1时延估计的物理含义 时间延迟估计TDE（time delay estimation）是统计信号处理的基本工具之一，广泛应用于声纳、雷达、地震学和生物医学等领域。本文主要研究其在声源信号处理中的应用，首先介绍一下时延估计的物理含义：声程差波阵面声源波阵面传感器传感器图7 有声源辐射的波阵面产生的时延通常，假定信号在信号中以无色散球面波的方式传播，为了简化分析和研究，通常将信号源和接收器考虑在同一个平面中，从而将问题化简为二维定位问题。这样，在二维空间中，球面波退化为

24、柱面波。如图7所示，由于信号到达两个传声器的路径不同，将会相隔一段时间差，这段时间差称为时延。而波阵面到达两个传声器之间的距离差称为声程差，等于介质中声音传播速度与时延的乘积。假设声源与传声器距离较远，符合远场条件，则它辐射的信号可以看作是以平面波的形式传播，如图8所示：LH=CD 图 8 远场条件下时延估计用于定向的原理图L为两传声器之间的距离，D表示信号到达两传声器之间的时延，C表示声速，H为声程差，则根据几何关系可知，声源相对与传声器阵列的方向角为: 2-1可知，知道了时延D，就可以计算出方位角。即通过时延来确定声源位置的理论是可行的。对图8所示的双基元被动定位系统，在无混响影响，且相关

25、噪声较弱的情况下，有如下理想数学模型: 2-2 式2-2中和分别为两传声器的接收信号，s(t)为接收到的声源信号，D为两传声器之间的相对时延，a是声波相对衰减系，和是两传声器接收到的加性高斯噪声，且假设、和为互不相关的平稳随机过程。 可见，时延估计就是根据不同位置接收器所接收到的同源信号，估计出其中所包含的时延信息，即用信号处理的方法求D的问题。时延估计的精度越高，定位误差就越小，每种时延估计方法各有利弊，应根据具体情况，结合精度要求和运算量限制进行选择，以下研究一种常用的时延估计方法。4.2.2基于广义互相关GCC的TDOA估计法 广义相关法是早期出现的时延估计方法。该方法最初应用的理论基础

26、是假设两通道的背景噪声不相关，且时延D是采样周期的整数倍。广义相关法的原理是将两传感器的接收信号x(k)和y (k)作互相关，或者是将它们进行预滤波，提高信噪比后再作互相关。因为x (k)和y (k)中包含的信号s (k)和(k-D)之间是有相关性的，而背景噪声间假定是不相关的，所以做互相关处理后在D时刻的互相关函数值将为最大，而两通道的背景噪声做互相关处理后值为零，这样得到的结果就只剩下信号成分。如果此时以时间作为坐标横轴，相关值作为纵轴，相关后最大值出现的横坐标位置即为时延的估计值。（1） 广义互相关时延估计算法原理信号模型：式中，S(t)为声源信号复包络，、是复振幅参量，代表了信号经传输

27、后的幅度增益和相位偏移，、是未知的零均值加性噪声， 、是信号传输时延。 出于简化信号模型的目的，上式可以简化为： 其中：A=A2/A1为两个接收信号的幅度比，D=D2-D1为发送信号到达两个接收机的时延差，即TDOA的值。广义互相关函数算法的TDOA估计就是通过两通道接收序列的互相关函数估计相对时延D。利用t=kT把上式转化为离散序列，T为采样周期： 相关函数是最长用到的具有统计特性的函数。它是随机信号处理最基本的工具。假设s(t)、w1(t)、w2(t)为联合平稳随机过程，x(t)与y (t)之间的互相关函数为：将x(t)、y(t)带入到互相关定义中有： 其中：是信号的自相关函数。表示信号与

28、噪声w1的互相关函数。表示信号与噪声w2的互相关函数。表示噪声值间的互相关函数。若w1(t)、w2(t)互不相关且与s(t)独立，三者都是0均值平稳随机过程，则根据自相关性质：因而,也就是说，使取得最大值的值就是时延D的估计。这样，当时，有最大值。TDOA参数估计为：其中，arg表示函数的自变量，max表示函数的最大值。 广义互相关法、互功率谱相位法和自适应滤波法等几种方法是目标声源定位常用的时延估计方法，其中广义互相关法具有较好的综介性能，它是目前人们关注较多的时延估计方法;本文采用广义互相关法处理声源信号到达传感器阵列的时延。4.3 DTOA的定位原理与实现 被动声定位中应用最广泛的是时延

29、估计法，其基本原理是通过空间布设的传声器阵列，接收目标发出的声音信息，再根据一定的算法估计出目标的空间位置。二维空间声音定位最简单的模型是由三个柱极体麦克风组成的传感器线阵，如图9所示。A,O,B为三个柱极体麦克风，间距为d，不妨假设S为声源，根据三角型余弦定理可得关系式: SA=SO+d+2d*SO* （1） SB =SO+d-2d*SO* （2） 假定环境中的声速己知(D=340m/s),且麦克风A和O的接受到声源信号的时延差为，麦克风O和 B接收到声源信号的时延差为。，则SA,SB,SO之间的关系为： SA=SO+D* （3） SB=SO-D* （4）有式（1） （2） （3） （4），

30、解得： （5） 声源方向角也可以通过上面的方程式解得，但在实际试验中发现方向角可以有简单的近似方法来得到，且不影响系统的实际应用性能。B O A S X y 图9 方位角原理图从以上的分析可以看出，对于二维的空间，采用麦克风阵列估计声源的位置，关键在于估计声源到达麦克风阵列单元的时延差。 本文的重点在于音频信号在空间的定位，即三维空间的声源定位，基于以上理论即以上时延估计的算法上，来分析音频在空间定位系统的研究。目前研究较多的定位方法有:基于空间几何的算法、基于目标函数搜索的算法、基于球形插值的定位算法以及基于线性插值的定位算法。本章主要研究基于时延差的空间几何的定位算法，其计算量较小，但对传

31、声器要求较高。4.3.1 传声器和声源位置关系的几何模型传声器和声源位置关系的几何模型如图10所示：Y轴声源X轴Z轴M1M2m2m1原点O图10 传声器和声源位置关系的几何模型以两个全向性声音传感器和连线的中点为原点，它们的连线为X轴，声源到这两个传声器之间的时间差是，用矢量和表示这两个传声器的位置，用矢量表示声源的位置，则声源S应该满足矢量方程： （3-1）其中c为声速。由双曲面的定义可知，满足该方程的解必落在双曲面上。由于声源是极坐标形式，将其转化为直角坐标形式，可得： （3-2）将上式以及和代入3-1式，两边平方可得： （3-3）假设是远场模型，则此时声源距离传声器比较远（即r变得大时，

32、趋近于零），式（3-3）可以近似为： （3-4） 所以当已知传声器之间的时延和传声器间的距离时，就可以近似求得图10中的角。也就是说，当声源距离声音传感器比较远时，可以把传声器接收的声波近似看作是平面波。4.3.2 空间几何定位算法(1) 平面四元阵算法原理 基于时延的几何定位方法，是利用传声器阵列各个阵元上接收同一个声源信号的时间差(时延)，以及几何关系来求出声源的方位信息。 为了测出三维空间目标的俯仰角、方位角和距离，需要有三个独立的时延量，所以至少需要四个传声器，如图11给出了一种平面四元十字阵的几何模型：Z X Y S(x，y，z) M1 M4 M3 M2 图11 平面四元十字阵原理图

33、四个阵元的坐标分别为：M1.(d/2,0,0)，M2(0,d/2,0)，M3(-d/2,0,0)，M4（0,-d/2,0）；声源S的坐标为(x, y, z)，设声源到坐标原点的距离为r，俯仰角为，方位角为,d为阵元间距。假设rd，则可假设基阵接收的信号为平面波。设相对于M1，声源到达阵元M2、M3、M4的时延，分别为、，声源到M2、M3、M4与到M1的声程差分别为、。在直角坐标系中，可得如下方程： (1) （2） （3） （3-5） （4） （5）其中，为声源到接收器的距离。将公式3-5中的（3）（4）（5）分别与（2）想减，可得： （3-6）由公式3-6可解得 （3-7）如图11，在直角坐标

34、系下声源S的位置坐标（x, y, z）可以用球坐标系下的位置坐标（）来表示，有： （3-8）这里，。有公式3-7和3-8，可解得直角坐标下表示的方位角为： （3-9）由于r远大于，i=2,3,4,可近似的： （3-10）式3-5中的（2）减去（1），并有公式3-7可得： （3-11）则有公式3-8、3-6、3-9可得直角坐标下的府仰角为： （3-12）有可得声源S到阵列中心的距离r为： （3-13）设c为声速，声程差表示为： （3-14） 将式分别代入式3-10、3-11、3-12可得，方位角（）、俯仰角、声源S到阵列中心的距离r用时延、及阵元间距d可以表示为： (3-15) (3-16) (

35、3-17)5 系统的软件设计当声音接收器接收到声音信号时，经过放大电路的放大，经过滤过电路的滤波，后经采样，经过相应的数据处理，把最后的结果发到显示电路显示。如图12。开 始检测是否有目标音频B麦克风初始化A麦克风C麦克风D麦克风统计并计算时延方位角计算报警距离计算目标位置判断距离是否报警YYA/DNN图12 软件流程框图结束语本文主要研究了基于传声器阵列的声源定位技术，将基于时延的音频定位方法TDOA（time differential of arrival）作为论文理论研究的重点。 在本文，对传统广义互相关法进行总结。并针对传统广义互相关法的缺点，进行改进.通过对改进算法的仿真可以看出，较

36、传统方法，改进后的方法具有更好的抗噪声、抗混响性能。总结了实际声源定位系统的设计要求，并详细分析了一种基于改进的广义互相关时延估计法的数据处理流程，同时提出一种基于最大互相关值的静音检测方法，为实际系统的实现提供参考.由于本人水平有限，本论文只研究了基于单目标的常用的声源定位方法，而声源定位技术是一个涉及多方面数据处理知识的领域，有很多难点还没有效解决，计算量又不高的解决方法，还有待更深入的研究，主要体现在以下两个方面:(1)如何进一步减少噪声和混响对定位精度的影响，这需要对信号模型以及信号处理算法这两个方面进行比较深入的研究。(2)本文所实现的声源定位算法主要适用于单个声源，对多个声源以及移

37、动声源的定位没有进行研究，这是一个难点，也是当今研究的一个热点。从目前己有的研究来看，多声源定位一般可以从高分辨率谱估计技术和波束形成技术方面进行研究，而移动声源定位由于涉及到可变时延的问题以及移动声源跟踪问题，主要是研究如何降低时延估计的运算。致谢通过这次论文设计，让我深深体会到了做任何学问都必须要有严谨细致、一丝不苟的作风，让我对大学四年的知识得以巩固，使我学的更扎实，更深刻，更让我学到了课本上没有的知识。在此，首先要感谢我的指导老师，张老师在本次设计中给予了殷切指导，在写论文的过程中，老师给我做了全程的分析与引导。张老师知识渊博、治学严谨。他的认真与细致让我佩服，他严谨细致、一丝不苟的作

38、风一直是我工作、学习中的榜样；他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。另外，我得到了小组成员及同学们的大力支持和多方面的指导，在此向他们表示感谢。非常感谢，为我设计工作提供帮助的老师和同学，再次向你们道一声谢谢！参考文献1 康华光,邹寿彬，秦臻.电子技术基础-数字部分M,（第五版）,华中科技大学电子技课程组,2005；2 高西全，丁玉美.数字信号处理M,（第三版），西安电子科技大学，2008；3 杨林耀，王松林，郭宝龙等.信号与线性系统分析M,（第四版），西北电讯工程学院，1985；4 张玲华，郑宝玉.随机信号处理M，北京：清华大学出版社，2003；5 程培青.数字信号处理教程M,

39、（第二版），北京：清华大学出版社，2002；6 王晓宇,孙晓峰.基于爆轰波原理声源定位方法初探J.工程热物理学报,2003；7 张玉册,梁开龙,朱广成.一种用于短基线水声定位的改进模型J.海洋测绘,2002；8 张明敏,孙青虎.一种适用于小信噪比条件的运动声源目标定位方法J.海洋技术,1998；9 潘翔.基于传播模型的目标定位和辨识J.浙江大学学报(工学版),2004；10 饶丹,谢菠荪.头部转动与中垂面声像定位J.科学通报,2005；11 潘翔,胡青,顾伟康等.基于PDAF多振多目标跟踪算法研究J.浙江大学学报(工学版),2003；12 徐彦廷,孙茂成,李伟等.声源定位问题研究及误差分析J.

40、无损检测,1999；13 陈可，汪增福.基于声压幅度比的声源定位，计算机仿真J，2004；14 朱光信，陈彪，金蓉.基于传声阵列的声源定位，电声技术J，2003；15 严肃清，黄冰.基于传声器阵列的声源定位研究，扬声器与传声器J，2004；16 邱天爽.时延估计的基本原理和方法，海洋技术J，1992；17 林志斌，曹志刚，魏建强.声源定位中的时延估计技术，数据采集与处理J，2007；18 林志斌，徐柏龄.基于传声器阵列的声源定位，扬声器与传声器J，2004；19 行鸿雁，赵守国.广义相关时延估计算法的自适应实现形式J，西安石油学院学报,2001；20 张莉.基于传声器阵列的声源定位方法研究：硕

41、士学位论文J，成都，电子科技大学,2007；21 董红光.基于实时解空间的三位声源定位，宇航计测技术J，2004；22 唐建生，孙超等.空气中任意阵列声被动定向模型的误差分析J，西安工业大学学报，2009;23 李海成.基于传声器阵列的自动声源定位方法J，辽宁师范大学学报，2008.附录：程序清单main()init_val=59; /初始化各变量cnt_val=init_val;show_val=cnt_val;state_val=0;key_val_old=255;T1_cnt=0;shan_val=0; /初始化52的寄存器TMOD=0x20; /用T1计时 8位自动装载定时模式TH1=

42、0x19; /250微秒溢出一次; 250=(256-x)*12/11.0592 - x= 230.4TL1=0x19;EA=1; /打开总中断允许ET1=1; /开中断允许TR1=1; /开定时器T1while(1) key_val_new=scan_key(); / 255表示无键按下 if (key_val_new!=key_val_old) / 只有当前扫描的键值与上次扫描的不同，才判断是有键按下 key_val_old=key_val_new; switch (key_val_new) case 1: state_val=1; TR1=1; show_val=init_val; br

43、eak; case 2: if(state_val=1) /只有在设置状态， if (init_val0) /更改原来的倒计数初始值 init_val-; else init_val=59; show_val=init_val;/显示更改后的倒计数初始值 break; case 3: if(state_val=1) /只有在设置状态，减1键才有用 if (init_val59) /更改原来的倒计数初始值 init_val+; else init_val=0; show_val=init_val; /显示更改后的计数初始值 break; case 4: if(state_val!=0) cnt_val=init_val; /将初始值赋给计数变量 show_val=cnt_val; /将计数变量的数字显示 TR1=1; /启动定时器T1 state_val=0; /将状态切换为计数模式 break; led_show(show_val); /动态扫描23