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电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目基于麦克风阵列的实时声源定位技术研究学科专业控制科学与工程学号201221250119作者姓名肖骏指导教师徐利梅教授分类号密级UDC注1学位论文基于麦克风阵列的实时声源定位技术研究（题名和副题名）肖骏（作者姓名）指导教师徐利梅教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业控制科学与工程提交论文日期2015.3.1论文答辩日期2015.5.26学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHOFREALTIMESOUNDSOURCELOCALIZATIONTECHNOLOGYBYMICROPHONEARRAYAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:PatternRecognitionandIntelligentSystemsAuthor:JunXiaoAdvisor:LimeiXuSchool:InstituteofAstronauticsandAeronautics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要I摘要近些年来随着智能化生活的普及，国内外关于声源定位技术的研究越来越多，它在民用和军用方面都有着不错的应用前景。但是国内关于此项技术的研究大多是偏向民用方面，在军用方面较少，且多是围绕如何增加定位的精确度，对于减小算法计算量的研究则较少。因此，为了国防需要，进行实时声源定位算法的研究具有重要的实用价值。本文针对如何降低定位算法的计算量对算法进行了改进，并搭建了一套测试系统对算法进行了验证。首先，讲述了定位最开始时语音活动的检验，区分了阵列近场信号模型与远场信号模型，着重分析了两种信号模型的异同，重点研究了麦克风阵列的设计要点。其次，重点分析了当前最受欢迎的SRP–PHAT算法，并针对计算量的减小对算法进行了改进，利用基于GCC的时间延迟方法的估计值缩小了SRP-PHAT算法的搜索区域。此外还引入了一种基于采样空间的改进SRP-PHAT算法，并对改进前后的三种算法通过仿真，进行了定位精确度与计算量的比较。再次，搭建了实时声源定位测试系统。描述了测试系统的硬件组成与软件程序设计。编写了上位机软件显示界面，以便能清楚明了的观察声源定位的结果。最后，使用本文提出的混合结构算法在搭建的测试系统上运行试验。测得的数据表明本文提出的混合结构算法在保持了原算法定位精确度和稳健性的同时，显著的降低了算法的计算量，适用于实时定位环境。关键词：声源定位；麦克风阵列；SRP–PHAT；GCCABSTRACTIIABSTRACTInrecentyearswiththepopularityofintelligentlife,researchesonsoundlocalizationtechnologymoreandmore,itisinthecivilianandmilitaryaspectshaveagoodprospect.However,thedomesticresearchonthistechnologyismostlybiasedcivilianaspect,lessinmilitaryterms,andmanyarefocusingonhowtoincreasetheaccuracyofpositioningalgorithmforcomputingtheamountofthedecreaseisless.Therefore,todefenseneeds,conductresearchinreal-timesoundsourcelocalizationalgorithmhasimportantpracticalvalue.Inthispaper,howtoreducetheamountoflocalizationalgorithmcalculationalgorithmisimproved,andsetupatestsystemalgorithmwasvalidated.First,aboutthetestatthebeginningofthepositioningspeechactivity,distinguishedarraynear-fieldandfar-fieldsignalssignalmodelmodel,analyzesthesimilaritiesanddifferencesbetweenthetwosignalmodel,focusingonthedesignelementsofthemicrophonearray.Secondly,itanalyzesthecurrentmostpopularSRP-PHATalgorithm,andforreducingtheamountofcalculationalgorithmhasbeenimproved,usingtheestimatedvalueofthedelaytimemethodbasedonGCCSRP-PHATalgorithmreducesthesearcharea.Inaddition,theintroductionofaspace-basedsamplingtoimprovetheSRP-PHATalgorithm,andimprovebeforeandafterthethreealgorithmsbysimulation,positioningaccuracycomparedwithcalculatedamount.Again,buildareal-timesoundsourcelocalizationtestsystems.Detaileddescriptionofthehardwareandsoftwareprogramdesignedtotestthesystem.WritethePCsoftwaredisplayinterfacesothatyoucanclearlyunderstandtheresultsofobservationssoundsourcelocalization.Finally,theuseofhybridstructureproposedalgorithmbuilttoruntestsonatestsystem.Themeasureddatashowthattheproposedalgorithmhybridstructurewhilemaintainingtheoriginalalgorithmpositioningaccuracyandrobustnesswhilesignificantlyreducesthecomputationalalgorithmforreal-timepositioningenvironment.ABSTRACTIIIKeywords:soundsourcelocalization;microphonearray;SRP–PHAT;GCC目录IV目录摘要..................................................................................................................................IABSTRACT.....................................................................................................................II第一章绪论...................................................................................................................11.1研究背景及研究现状............................................................................................11.1.1研究背景及意义.............................................................................................11.1.2国内外研究现状.............................................................................................31.2本文研究的主要内容............................................................................................7第二章声源定位算法的理论基础.................................................................................92.1音频信号的预处理................................................................................................92.1.1音频信号的短时分析.....................................................................................92.1.2音频活动检测.................................................................................................92.2麦克风阵列的近场和远场模型..........................................................................112.2.1麦克风阵列对信号的处理...........................................................................112.2.2远场模型和近场模型的区分.......................................................................122.2.3麦克风阵列的近场模型...............................................................................122.2.4麦克风阵列的远场模型................................