本文關鍵詞：基于Cortex-A8嵌入式系統(tǒng)的聲源定位技術研究與實現(xiàn)

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【摘要】：伴隨著多媒體技術的快速發(fā)展,語音信號處理技術在接收和處理信息等方面得到了越來越廣泛的關注,語音識別、語音增強、聲源定位等應用方興未艾。而聲源的定位技術是語音增強、語音識別技術的前提和基礎�；邴溈孙L陣列的聲源定位技術已經成為一大研究熱點,其廣闊的應用前景得到了廣泛的關注。當前基于麥克風陣列的聲源定位技術主要分為：基于高分辨率譜估計的聲源定位、基于可控波束形成的聲源定位、基于時延估計的聲源定位。而在這三種算法中,基于時延估計的聲源定位算法計算復雜度低,實用性較強,是實時聲源定位應用的首選。基于此,本文開展了基于時延估計的實時聲源定位算法研究。本文主要從理論研究、軟硬件平臺搭建、實際場景驗證三個方面進行研究。(1)本文第二章開展了針對時延估計算法的研究。在分析對比各種麥克風陣型的基礎上,選取四元十字陣作為麥克風陣列的陣型,并推導了基于四元十字陣的聲源定位算法的公式。在此基礎上,研究了幾種基于時延估計的聲源定位算法,針對廣義互相關算法在低信噪比、混響大的環(huán)境下魯棒性較差的問題,提出了一種多通道加權聯(lián)合算法。該算法先把信號進行多通道濾波分解,再分別計算各通道的互相關值,最后對各通道進行加權聯(lián)合計算出時延。仿真實驗表明,多通道加權聯(lián)合算法的魯棒性比廣義互相關中的PHAT和SCOT加權算法強。(2)基于理論研究基礎,設計了基于Cortex-A8嵌入式平臺的聲源定位系統(tǒng),并進行了相應的硬件選型與調試及算法移植工作。首先,在硬件設計方面,選用S5PV210作為核心處理器、WM8960作為音頻編解碼芯片,并搭建了外圍電路；其次,在軟件開發(fā)方面,分別進行了系統(tǒng)搭建,WM8960音頻驅動程序移植,定位算法編寫、測試、及移植；最終完成了基于Cortex-A8嵌入式平臺的聲源定位系統(tǒng)。(3)為了測試本文系統(tǒng)的可行性,在室外環(huán)境下進行了一系列實驗。實驗結果表明,本系統(tǒng)的方案合理有效,能夠較好的實現(xiàn)聲源定位。此外,針對本系統(tǒng)在實際環(huán)境中存在的不足之處,文中也給出了相關的改進方案,為更有效的聲源定位系統(tǒng)的研發(fā)提供了思路。
【關鍵詞】：麥克風陣列 聲源定位 四元十字陣 時延估計
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN912.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究的背景與意義12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 基于麥克風陣列的聲源定位技術14-15
• 1.3.1 基于高分辨率譜估計的聲源定位14
• 1.3.2 基于可控波束形成的聲源定位14-15
• 1.3.3 基于時延估計的聲源定位15
• 1.4 本文的主要內容及組織結構15-18
• 第二章 基于麥克風陣列的聲源定位算法的研究18-44
• 2.1 麥克風陣列信號的模型及拓撲結構18-21
• 2.1.1 遠場模型18
• 2.1.2 近場模型18-19
• 2.1.3 麥克風陣列的拓撲結構19-21
• 2.2 基于時延估計的聲源定位原理21-30
• 2.2.1 基于四元十字陣的聲源定位算法22-24
• 2.2.2 時延估計算法的基本模型24-25
• 2.2.3 基本互相關法25-26
• 2.2.4 廣義互相關法26-27
• 2.2.5 最小均方(LMS)自適應濾波法27-29
• 2.2.6 多通道加權聯(lián)合法29-30
• 2.3 仿真實驗30-42
• 2.3.1 廣義互相關算法32-37
• 2.3.2 多通道加權聯(lián)合算法37-42
• 2.4 本章小結42-44
• 第三章 聲源定位系統(tǒng)的硬件設計44-66
• 3.1 系統(tǒng)總體框圖44
• 3.2 最小系統(tǒng)44-52
• 3.2.1 基于ARM Cortex-A8架構的S5PV210處理器45-47
• 3.2.2 DDR2 SDRAM47-49
• 3.2.3 NAND Flash49-50
• 3.2.4 電源模塊50-51
• 3.2.5 時鐘模塊51-52
• 3.2.6 復位電路52
• 3.3 麥克風陣列模塊52-54
• 3.3.1 麥克風種類選擇52-53
• 3.3.2 麥克風陣元間距53
• 3.3.3 麥克風陣列的結構53-54
• 3.4 音頻編碼解碼模塊54-58
• 3.4.1 WM8960電路設計55-56
• 3.4.2 IIC總線56-58
• 3.4.3 IIS總線58
• 3.5 SD卡模塊58-59
• 3.6 USB模塊59-61
• 3.6.1 USB HUB擴展電路59-60
• 3.6.2 USB OTG接口60-61
• 3.7 串口模塊61
• 3.8 電源模塊61-64
• 3.8.1 5V電源設計61
• 3.8.2 3.3V電源設計61-64
• 3.9 本章小結64-66
• 第四章 聲源定位系統(tǒng)的軟件開發(fā)66-86
• 4.1 嵌入式Linux系統(tǒng)的構建66-70
• 4.1.1 Linux系統(tǒng)簡介66
• 4.1.2 Linux內核體系結構66-67
• 4.1.3 Linux內核代碼結構67-69
• 4.1.4 Linux內核鏡像的制作69-70
• 4.2 音頻驅動程序的移植70-79
• 4.2.1 高級Linux聲音架構70-71
• 4.2.2 Platform功能和數據解析71-72
• 4.2.3 Codec功能和數據解析72-73
• 4.2.4 WM8960芯片的驅動移植73-79
• 4.3 音頻采集程序的設計79-80
• 4.4 聲源定位算法的設計80-85
• 4.4.1 信號預處理80-82
• 4.4.2 語音端點檢測82-84
• 4.4.3 時延算法設計84-85
• 4.5 本章小結85-86
• 第五章 系統(tǒng)測試及分析86-92
• 5.1 測試設備及環(huán)境86-87
• 5.2 測試方法與步驟87-89
• 5.3 測試結果與分析89-91
• 5.4 誤差分析91
• 5.5 改進方案91
• 5.6 本章小結91-92
• 第六章 總結與展望92-93
• 6.1 工作總結92
• 6.2 研究展望92-93
• 致謝93-94
• 參考文獻94-98
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文98

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