会议电视系统中自动定位原理及其实现

论文摘要

本文对会议电视系统中自动定位原理及其实现进行了较为详尽地研究,建立了适用于不同环境下的会议电视系统中的被动声定位模型、研究了多种时延估计方法,对比了它们各自的时延估计性能,并在此基础上进行计算机仿真和实验研究,最后,提出了基于DSP的会议电视被动声定位系统实现方案。本文主要研究工作如下: 1、详细讨论了声波的物理特性、声波在空气中的传播特性以及语音信号特性。根据并基于语音信号的时变非平稳特性,讨论了语音信号的短时处理方法。为后面的研究工作奠定了基础。 2、建立了适用于多种不同环境的会议电视系统构架的被动声定位模型,主要包括:用于两自由度目标的小会议室会议电视系统的三元阵被动声定位模型、用于三自由度目标的大型阶梯会议室会议电视系统的四元阵被动声定位模型和五元十字阵被动声定位模型。然后在探讨这几种被动声定位模型定位原理的基础上,推导出了基于时延迟估计的定位算法,并分析了影响会议电视系统中被动声定位精度的主要因素。 3、研究了相位谱法、广义互相关法以及自适应滤波法三种时延估计方法。并以具有代表性的两自由度目标的小会议室会议电视系统被动声定位模型为例,进行了时延估计和空间定位的联合仿真研究。 4、在理论研究的基础上,在半消声室内利用语音信号、正弦扫频信号、单频正弦信号以及正弦脉冲信号进行了被动声定位的实验研究。得到的实验结果符合理论仿真结果,可见,本文所建立的被动声定位模型以及时延估计算法是有效的。 5、在详细地介绍TMS320C32芯片的软、硬件资源的基础上,提出了基于TMS320C32芯片的会议电视被动声定位系统的实现方案。设计出了会议电视系统中被动声定位系统的硬件构架并讨论了会议电视系统中被动声定位软件设计西北工业大学硕士论文流程,为会议电视系统中被动声定位系统的完整实现奠定了基础。关键词:会议电视系统,被动声定位,传声器阵列,时延估计,DSP

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 会议电视的由来
• 1.2 会议系统的应用领域
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 1.4 时延估计方法的国内外现状
• 1.5 本文的主要工作及论文安排
• 第二章 声学基础理论
• 2.1 空气中声波的物理特性
• 2.2 声波的物理特性
• 2.3 声波在空气中的传播特性
• 2.4 语音信号的特性
• 2.4.1 语音的声学特性
• 2.4.2 语音的时间波形和频谱特征
• 2.5 语音信号短时处理
• 2.5.1 短时傅立叶分析
• 2.5.2 用快速傅立叶变换进行短时傅立叶分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 会议电视系统被动声定位模型建立
• 3.1 小会议室被动声定位模型
• 3.1.1 被动声定位原理
• 3.1.2 被动声定位算法
• 3.1.3 冗余时延的利用
• 3.2 大型阶梯会议室被动声定位模型
• 3.2.1 被动声定位原理
• 3.2.2 基于四元阵的定位算法
• 3.2.3 基于五元十字阵定位算法
• 3.3 目标方位估计的误差分析
• 3.3.1 由时延误差引起的方位估计精度的变化
• 3.3.2 其它因素引起的方位估计误差
• 3.4 本章小结
• 第四章 被动声定位目标参数估计
• 4.1 时延估计的基本方法概述
• 4.2 相位谱时延估计法
• 4.3 自适应LMS滤波法
• 4.4 互相关算法
• 4.5 广义互相关算法
• 4.6 仿真分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 会议电视系统被动声定位实验分析
• 5.1 会议电视系统被动声定位实验方法
• 5.2 实验结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 基于DSP的会议电视被动声定位系统实现方案
• 6.1 系统硬件组成及各部分功能
• 6.2 DSP芯片及数字信号处理电路
• 6.2.1 DSP简介及TM320C3X系列产品
• 6.2.2 TMS320C32的硬件资源
• 6.2.3 TMS320C32的软件资源
• 6.3 基于DSP的被动声定位系统软件设计
• 6.3.1 可编程DSP芯片的开发工具
• 6.3.1 会议电视系统中被动声定位软件设计
• 6.4 本章小节
• 第七章 全文总结
• 7.1 本文的主要内容和创新点
• 7.2 有待进一步研究的内容
• 致谢
• 硕士期间发表和完成的论文情况
• 参考文献