本文關鍵詞：基于波束形成算法的聲源定位研究及DSP實現(xiàn)

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【摘要】：聲源定位在工業(yè)噪聲定位、軍事等領域具有廣泛的應用,基于麥克風陣列的波束形成算法是聲源定位的主要方法�；诓ㄊ纬伤惴ǖ穆曉炊ㄎ皇抢脗髀暺麝嚵羞M行聲音信號的提取,然后利用波束形成算法對采集到的聲音數(shù)據(jù)進行處理進而得到聲音信號的位置。目前,基于麥克風陣列的聲源定位系統(tǒng)大多使用數(shù)據(jù)采集卡,存在系統(tǒng)體積大、成本高和使用不便的問題。與傳統(tǒng)的波束形成算法相比,MVDR算法自適應性強,能夠在機械故障檢測等信噪比低的環(huán)境下工作。但MVDR算法運算量大,難以在一般的嵌入式系統(tǒng)中滿足實時性的特點。針對波束形成算法的數(shù)據(jù)量大,運算復雜的問題,本文選取了TI公司推出的TMS320DM642 DSP芯片,實現(xiàn)了由8個麥克風組成的均勻圓陣基于MVDR算法在TMS320DM642上的應用,系統(tǒng)具有體積小、成本低、實時性高的特點研究小型實時性高的聲源定位系統(tǒng)對工業(yè)噪聲定位以及軍事等領域都具有非常深遠的意義。本文介紹了噪聲的概念,對基于麥克風陣列的聲源定位技術進行了理論研究,分別闡述了三種常見聲源定位算法的優(yōu)缺點。選取波束形成算法作為聲源定位系統(tǒng)的核心算法,對常規(guī)波束形成算法和MVD R算法進行仿真比較并進行實驗驗證,MVDR算法具有更高的精度。針對MVDR算法只能有效定位出180。范圍內方位角的問題,利用數(shù)字相關法判斷目標聲源的上下界,然后對應改變陣列順序,再運用MVDR算法進行聲源定位,這樣可以定位出360。范圍內的方位角。相比于進行二次計算,可減少三分之一的運算量,提高系統(tǒng)實時性。在基于波束形成算法聲源定位研究的基礎上,設計了8個麥克風陣元的均勻圓形麥克風陣列進行聲音信號的拾取,選取TMS320DM642和AD7606設計聲源定位系統(tǒng)。可以對8通道聲音信號進行同步采集和處理,具有16bits的采樣精度和25KSPS的采樣率,TMS320DM642核心處理器具有高達720MHz主頻,完全滿足聲音信號采集和處理的要求。為了提高程序的執(zhí)行效率,采用C語言和匯編語言混合編程,調用DSPLIB庫函數(shù)來計算FFT,采用改進的MVDR算法。為了更直觀清楚地觀察到聲源定位的結果,開發(fā)了上位機軟件顯示界面。對整個系統(tǒng)進行反復實驗測試,實驗表明,聲源定位系統(tǒng)能夠準確地進行聲源定位,誤差能夠控制在較小的范圍內,并具有小型化和實時性的特點。
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN912.2

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本文編號：1241780