基于双麦克风手机的声源定位研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:DAVIDIBM
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声源定位研究历史悠久,在各大领域都有广泛的应用。随着无线传感网络的发展和可移动设备的普及,声源定位有了更广阔的技术发展空间。目前已有的声源定位系统需要时钟同步和精确的量测数据值,存在成本高、定位范围小等缺点。针对这些问题,本文利用双麦克风智能手机作为传感器节点,设计了一套新颖的声源定位方案,通过实际编程开发实现了该定位系统。首先,使用双麦克风手机作为传感器采集声音信号,通过滤波和加权移动平均值等方式对信号进行清洗,利用方差特性将有效发声部分提取出来。然后,设计了基于双麦克风智能手机的声源定位框架;利用广义互相关(Generalized Cross Correlation,GCC)计算声音到达每个手机两个麦克风间的到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA),无需时钟同步;我们设计约束条件对量测数据进行筛选和量化;从汉明距离、加权概率和梯度下降等角度对问题进行分析,提出了基于空间分割和TDOA结合的集中式声源定位算法和基于对称跳转的分布式定位算法,成本低、效率高、定位范围远。最后,在安卓端和个人电脑端设计并实现了一套原型定位系统。通过仿真实验,测试了定位方法在多种不同误差条件下的定位性能,并将实验结果与已有的基于序列的定位算法(Sequence-Based Localization,SBL)和概率切割算法(Probabilistic Cutting Method,PCM)进行比较,实验结果证明该定位方案在定位精度和鲁棒性方面均有一定的优势。我们分别在室内和户外不同环境场景中进行实测实验,记录声源在不同位置上的误差值,结果证明了系统的可行性。
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