基于小尺寸麦克风阵列的声源定位系统设计与实现文献综述

 2023-04-29 14:30:07

文献综述

一、选题背景近年来声源定位技术发展迅猛,已经成为声学和阵列信号处理领域的热点问题,其在语音增强、视频会议、鸣笛抓拍、智能机器人、智能家居等领域已经被广泛应用。

声源定位技术是在模拟动物双耳效应的基础上,融合音频信号处理、阵列信号处理、机器学习、数字信号处理等多个学科的一项技术,通过麦克风阵列获取目标声源发出的信息参数,测定声源到麦克风阵列中心的距离以及方向角和俯仰角,实现对目标声源的识别、跟踪与定位[1]。

基于麦克风阵列的声源定位技术是音频和语音信号处理领域的重要研究方向之一,广泛应用于视频会议系统、音频监控、助听器、人机语音交互系统等。

经典的声源定位方法有时延估计法、可控波束形成法以及高分辨率空间谱估计法,其性能在小尺寸麦克风阵列条件下变差,精度无法满足实际需要。

因此,如何有效实现小尺寸阵列和混响噪声环境下的声源定位是麦克风阵列处理领域中有待进一步解决的关键问题。

基于差分麦克风阵列的声强估计方法为实现小尺寸阵列条件下的声源定位提供一条重要技术途径,具有尺寸小、增益高、空间响应频率不变等特点。

同时,采用多个麦克风组成的阵列,能获取目标信号声场的空域信息,能够同时进行时频域和空域的联合处理。

基于麦克风阵列的波束形成技术是麦克风阵列信号处理的一个重要方面,根据目标信号声场信息,设计阵列波束主瓣直接指向声源,能够有效的抑制噪声,达到语音增强的目的[2]。

近年来,随着FPGA的内部资源越来越丰富,而且并行处理能力可以保证很高的实时性,还具有很高的集成度,开发更具灵活性和算法升级方便,这些优点使得FPGA在声源定位方便具有较大的优势。

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