基于子空间的声源定位研究

论文摘要

在语音信号处理领域，声源定位技术是一个重要课题。它广泛应用于多媒体系统、智能机器人系统、视频会议系统和普适计算等方面。声源定位技术是通过麦克风对声音信号进行采集，然后对采集的数据进行分析，从而判断声源位置的一门技术。在现有的定位技术中总是存在定位不精确和运算量较大的问题，如何解决这些问题是一个挑战。本文主要研究的是基于子空间的声源定位技术，在对现有的技术进行研究的基础上，提出了一些改进以期望达到更好的效果。本文首先对阵列信号处理以及语音信号处理中的一些基础知识进行了阐述，这些知识是下一步理论分析和实验的基础。接着本文介绍了多重信号分类（Multiple Signal Classification，MUSIC）的定位算法。由于麦克风阵列在收音的过程中，语音信号的幅度会产生较大的误差，使得距离定位的准确率下降。本文提出了一种提高距离定位的准确率的改进算法。此算法舍弃了不准确的幅度信息，利用较准确的相位信息，来对语音信号进行定位。本文进一步介绍了如何应用MUSIC算法处理宽带语音信号的问题，阐述了非相干宽带信号的处理算法（Incoherent Signal-subspace Method，ISM）的基本原理以及优缺点，并在此基础上根据语音信号的特点，提出了改进算法。实验表明，改进算法能够在子带数较少的情况下对声音信号进行定位。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作及内容
• 第2章 声源定位技术理论基础
• 2.1 语音信号特性
• 2.1.1 语音信号的基本知识
• 2.1.2 语音信号的预处理
• 2.2 阵列信号处理基础
• 2.2.1 通用信号处理模型
• 2.2.2 麦克风阵列拓扑结构
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于子空间的声源定位算法
• 3.1 声源定位系统
• 3.2 基于子空间的声源定位算法
• 3.2.1 声源信号的球面波模型
• 3.2.2 MUSIC算法基本原理
• 3.3 改进的声源定位算法
• 3.3.1 改进的球面声源模型
• 3.3.2 声源信号位置参数估计
• 3.4 基于子空间的声源定位实验
• 3.4.1 声源位置参数估计的性能指标
• 3.4.2 实验环境介绍
• 3.4.3 实验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 宽带声源定位算法
• 4.1 ISM算法
• 4.1.1 宽带信号模型
• 4.1.2 声源信号位置参数估计
• 4.2 改进的ISM宽带定位算法
• 4.2.1 子带频率的选择
• 4.2.2 声源信号位置参数估计
• 4.3 宽带声源定位实验
• 4.3.1 实验条件
• 4.3.2 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文