一种用于舱室声源定位的双传声器方法及其性能研究 -- 西北工业大学学报,2016,34(2):189-193
论文:2016,Vol:34,Issue(2):189-193
引用本文:
曾向阳, 马慧颖, 王海涛. 一种用于舱室声源定位的双传声器方法及其性能研究[J]. 西北工业大学学报
Zeng Xiangyang, Ma Huiying, Wang Haitao. A Novel Dual Microphones Method and its Performance for Sound Source Localization in Cabins[J]. Northwestern polytechnical university

一种用于舱室声源定位的双传声器方法及其性能研究
曾向阳, 马慧颖, 王海涛
西北工业大学 航海学院, 陕西 西安 710072
摘要:
针对舱室空间中背景噪声和混响对传统声源定位算法的影响较大,以及所需阵列和算法复杂等问题,给出了一种基于双通道空间脉冲响应匹配的声源定位方法。利用该方法在实际房间中进行了声源定位实验,考察了不同尺寸发声装置、不同信噪比、不同混响条件下的定位性能。结果表明,在满足辐射声能要求的情况下,几种发声装置都具有很高的定位准确性,但尺寸越小,对应的误差范围也越小,即空间分辨率越高;在信噪比大于2 dB时,普通房间中的空间分辨率可达最小15 cm;该方法的定位精度受空间内部混响程度的影响较小;当声源缓慢移动时,该方法也具有良好的定位效果。
关键词:    声学    算法    波束形成    舱室    实验设计    误差    流程图    傅里叶变换    网格生成    混响    原理图    传声器阵列    信噪比    发声装置    舱室空间    脉冲响应    匹配    声源定位   
A Novel Dual Microphones Method and its Performance for Sound Source Localization in Cabins
Zeng Xiangyang, Ma Huiying, Wang Haitao
College of Marine Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China
Abstract:
For sound source localization in cabin spaces, the ambient noise and reverberation have significant impact on traditional source localization algorithms and these algorithms and the array are usually complex. Therefore, we proposed a source localization method based on dual-channel spatial impulse response matching. A series of source localization experiments were carried out in a real room, and the performance of the method under different dimensions of sounding devices, SNR and reverberation were investigated. The results and their analysis show preliminarily that sound devices have high spatial resolution while satisfying the requirement of the radiated acoustic energy, and the smaller the size, the smaller is the error range which corresponds to higher spatial resolution;when the SNR is greater than 2 dB, spatial resolution in common room is 15 cm; spatial internal reverberation degree has a small effect on localization accuracy; when the sound source moves slowly, this method also has a good localization effect.
Key words:    acoustics    algorithms    beamforming    cabins(aircraft)    design of experiments    errors    flowcharting    Fourier transforms    mesh generation    reverberation    schematic diagrams    sensor arrays    signal to noise ratio    sounding apparatus    cabin spaces    impulse response    match    source localization   
收稿日期: 2015-10-22     修回日期:
DOI:
基金项目: 国家自然科学基金(A040504)资助
通讯作者:     Email:
作者简介: 曾向阳(1974-),西北工业大学教授、博士生导师,主要从事室内声学和声信号处理研究。
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[1] Huang F, Sheng W, Ma X. Modified Projection Approach for Robust Adaptive Array Beamforming[J]. Signal Processing, 2012, 10:1758-1763
[2] 王永良,陈辉,彭应宁,等. 空间谱估计理论与算法[M]. 北京:清华大学出版社, 2004 Wang Yongliang, Chen Hui, Peng Yingning, et al. Spatial Spectral Estimation Theory and Algorithm[M]. Beijing:Tsinghua University Press, 2004(in Chinese)
[3] El Korso M N, Boyer R, Renaux A, et al. Conditional and Unconditional Cramer-Rao Bounds for Near-Field Source Localization[J]. IEEE Trans on Signal Processing, 2010, 58(5):2901-2907
[4] 朱铮宇. 基于传声器阵列的声源定位技术研究[D]. 西安:陕西师范大学, 2011 Zhu Zhengyu. Study on Sound Source Positioning Technology Based on Microphone Array[D]. Xi'an, Shaanxi Normal University, 2011(in Chinese)
[5] Yuan Q, Chen Q, Sawaya K. Accurate DOA Estimation Using Array Antenna with Arbitrary Geometry[J]. IEEE Trans on Antennas and Propagation,2005, 53(4):1352-1357
[6] Tarik Yardibi, Nikolas S Zawodny, Chris Bahr, et al. Comparison of Microphone Array Processing Techniques for Aeroacoustic Measurements[J]. International Journal of Aeroacoustics, 2010, 9(6):733-762
[7] 马巍. 声矢量传感器稳健空间谱估计技术研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学,2013 Ma Wei. Research on Acoustic Vector Sensor Robust SpaceSpectrum Estimation[D]. Harbin, Harbin Engineering University,2013(in Chinese)
[8] Roman N, Wang D L. Binaural Tracking of Multiple Moving Sources[J]. IEEE Trans on Audio, Speech, and Language Processing, 2008, 16(4):728-739
[9] 杨春花. 运用m序列测量房间脉冲响应的技术研究[D]. 天津:天津大学,2007 Yang Chunhua. Research on Room Impulse Response Measure Using M-Sequence[D]. Tianjin, Tianjin University, 2007(in Chinese)
[10] Heinz R. Binaural Room Simulation Based on an Image Source Model with Addition of Statistical Methods to Include the Diffuse Sound Scattering of Walls and to Predict the Reverberant Tail[J]. Applied Acoustics, 1993, 38(2):145-159
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6.黄兴利, 慕德俊, 肖磊, 焦利涛.仿射投影算法收敛特性随机统计特性的研究[J]. 西北工业大学学报, 2015,33(3): 484-488
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23.苏进展, 方宗德, 蔡香伟.弧齿锥齿轮数字化齿面啮合仿真分析与试验[J]. 西北工业大学学报, 2012,30(4): 565-569