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基于六元传声器阵列声源定位算法

测控技术 2025年

作者：刘彦峰杨瑞峰郭晨霞中北大学仪器与电子学院

随着声源定位广泛应用于生产生活,传统的麦克风阵列广义互相关相位变换(Generalized Cross Correlation-Phase Transform,GCC-PHAT)加权算法的定位精度不足以支撑其在噪声和混响水平较高的情况下进行精确定位。为了提高在低信噪比环境... 详细信息

随着声源定位广泛应用于生产生活,传统的麦克风阵列广义互相关相位变换(Generalized Cross Correlation-Phase Transform,GCC-PHAT)加权算法的定位精度不足以支撑其在噪声和混响水平较高的情况下进行精确定位。为了提高在低信噪比环境下的定位精度,提出了一种改进定位方法。首先,在平面五元十字阵列的基础上,在原点上方z轴加上一个麦克风。然后,在使用二次相关的基础上,对加权函数和时延估计进行改进,进行以信噪比为参数的指数运算和虚假峰值消除。最后,通过几何定位,将其分为2组五元阵列,分别求解后求均值,并且通过角度将其分为2种,以防止极端角度的影响。在各种环境条件下进行的实验结果表明,改进算法相较于传统GCC-PHAT算法,在时延估计、距离定位和角度定位方面均展现出显著的性能提升。尤其是在低信噪比场景下,改进算法有着更高的定位精度和较强的抗干扰能力。

关键词：声源定位时延估计二次相关传声器阵列

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基于K210单片机的声源定位追踪系统

物联网技术 2025年第4期15卷 14-17,20页

作者：王畅潘宇林浩岳董晓庆吴树坤韩山师范学院广东潮州521041

声源定位技术是一种通过分析麦克风阵列所采集的信号来判断声音来源的技术。在生产环境中,为达到检测产品质量、定位故障、实施异常预警的目的,提出了一种基于K210单片机的声源定位追踪系统。该系统利用K210芯片、TDOA算法和卡尔曼滤波... 详细信息

声源定位技术是一种通过分析麦克风阵列所采集的信号来判断声音来源的技术。在生产环境中,为达到检测产品质量、定位故障、实施异常预警的目的,提出了一种基于K210单片机的声源定位追踪系统。该系统利用K210芯片、TDOA算法和卡尔曼滤波技术对采集的声源数据进行处理,计算声源角度和距离,再通过PID技术和PWM控制SG90舵机旋转激光笔,精准指向声源位置。测试表明,此系统具有较高定位精度,可在更广泛的频率范围和更大的声音强度下使用。本研究为解决产品质量、故障诊断以及环境监测等问题提供了一种有效的技术手段,具有重要的实用价值和推广意义。

关键词：声源定位 K210单片机麦克风阵列卡尔曼滤波 TDOA PID控制

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结合球面伪线性估计器和传播噪声估计的广域次声源定位算法

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声学学报 2025年第2期 395-411页

作者：张天予滕鹏晓吕君程巍郎锐杨军中国科学院噪声与振动重点实验室(声学研究所) 中国科学院大学中国电波传播研究所

球面伪线性估计器的提出为解决广域次声源定位问题提供了一个更加稳健和高效的方案,然而次声远距离传播易受大气横向风的影响,导致后方位角产生偏离,使得球面伪线性估计器的定位结果和性能分析不准确。为此,首先将次声传播引入噪声模型... 详细信息

球面伪线性估计器的提出为解决广域次声源定位问题提供了一个更加稳健和高效的方案,然而次声远距离传播易受大气横向风的影响,导致后方位角产生偏离,使得球面伪线性估计器的定位结果和性能分析不准确。为此,首先将次声传播引入噪声模型中,重新分析了两种球面伪线性估计器的偏差和误差协方差,给出了理论表达式;然后,给出了一种基于时间、空间相关的混合大气模型和射线追踪方法的传播噪声估计方法;最后,提出了球面伪线性估计器和传播噪声估计相结合的广域次声源定位算法。仿真和实验验证了理论分析的准确性和所提算法定位性能的优势。

关键词：次声声源定位波达角度大气模型传播噪声

混响噪声下声源定位与跟踪的多特征自适应IMM粒子滤波算法

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控制理论与应用 2023年第3期40卷 477-484页

作者：刘望生潘海鹏王明环浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室浙江杭州310012

针对混响噪声下声源定位精度低和鲁棒性弱等问题,提出了多特征自适应IMM粒子滤波算法.该算法以麦克风接收信号的多特征作为观测信息,采用空时相关和迭代滤波建立了时延选择机制和波束输出能量优化机制,并在两者的基础上构建了似然函数... 详细信息

针对混响噪声下声源定位精度低和鲁棒性弱等问题,提出了多特征自适应IMM粒子滤波算法.该算法以麦克风接收信号的多特征作为观测信息,采用空时相关和迭代滤波建立了时延选择机制和波束输出能量优化机制,并在两者的基础上构建了似然函数以获得合理的声源位置信息.考虑到说话人运动的随机性,给出了自适应IMM算法,通过在线粒子集生成并将不同过程方差的模型进行交互来拟合说话人的不同运动模式,改善了说话人跟踪系统的稳健性.仿真和实测结果表明,所提算法利用了多特征定位信息的互补性,降低了观测误差不确定性对声源位置估计的影响,增强了随机运动声源跟踪系统的鲁棒性,提高了系统的定位精度.

关键词：声源定位粒子滤波多特征室内混响麦克风阵列交互式多模型

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工业物联网中噪声源定位与故障诊断方法研究

电声技术 2025年第1期 180-183页

作者：王睿全萌凯河南测绘职业学院

研究一种基于传声器阵列和机器学习技术的工业噪声源定位与故障诊断方法。首先，通过传声器阵列采集数据，并采用小波变换对非平稳噪声信号进行有效降噪。其次，提取降噪后的声学特征，并应用支持向量机进行故障分类。最后，采集250组... 详细信息

研究一种基于传声器阵列和机器学习技术的工业噪声源定位与故障诊断方法。首先，通过传声器阵列采集数据，并采用小波变换对非平稳噪声信号进行有效降噪。其次，提取降噪后的声学特征，并应用支持向量机进行故障分类。最后，采集250组正常工作样本与250组异常工作样本进行训练与测试，利用准确率、精确率及召回率等指标评价模型性能。实验结果显示，该方法在噪声复杂的工业环境中能够精确地定位噪声源，并有效识别设备故障。

关键词：物联网声源定位故障诊断支持向量机

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不同插值方法对残缺环阵声源定位的影响

航空动力学报 2023年第2期38卷 394-407页

作者：李梦璇杨明绥马威上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所沈阳110015 上海交通大学航空航天学院上海200240 上海交通大学燃气轮机与民用航空发动机教育部工程研究中心上海200240

研究了利用不完整麦克风阵列进行声源定位的算法,通过修正傅里叶插值、B样条插值和三次样条插值对残缺麦克风阵列的交叉互谱矩阵的插值补偿,获得了声源定位算法。通过数值模拟对声源定位算法进行了验证,发现在波束形成的声源强度上,傅... 详细信息

研究了利用不完整麦克风阵列进行声源定位的算法,通过修正傅里叶插值、B样条插值和三次样条插值对残缺麦克风阵列的交叉互谱矩阵的插值补偿,获得了声源定位算法。通过数值模拟对声源定位算法进行了验证,发现在波束形成的声源强度上,傅里叶插值模拟结果最大偏差达到5.21 dB,B样条插值为1.17 dB,三次样条插值为0.80 dB;在声源位置偏差上,傅里叶插值为0.04 m,B样条插值为0.01 m,三次样条插值为0.01 m。结果表明傅里叶插值计算得到的声源定位的强度、位置精度和动态性能最差,三次样条插值最优,B样条插值表现一般。实验验证也得出类似的结论,因此利用三次样条插值计算不完整麦克风阵列的交叉互谱矩阵最佳。

关键词：波束成形残缺麦克风阵列旋转声源声源定位虚拟旋转阵列

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采用听觉滤波器的宽带MUSIC声源定位方法

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声学学报 2012年第6期37卷 642-650页

作者：廖逢钗李鹏刘文举三明学院数学与计算机科学系福建三明365001 中国科学院自动化研究所数字内容技术与服务研究中心北京100190 中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室北京100190

在分析了采用短时傅里叶变换的宽带MUSIC声源定位算法(SF-MUSIC)存在问题的基础上,提出了一种采用听觉滤波器的宽带MUSIC声源定位算法(AF-MUSIC)。该算法使用听觉滤波器组对传声器阵列接收到的信号进行不等带宽分解后,在各个频率通道上... 详细信息

在分析了采用短时傅里叶变换的宽带MUSIC声源定位算法(SF-MUSIC)存在问题的基础上,提出了一种采用听觉滤波器的宽带MUSIC声源定位算法(AF-MUSIC)。该算法使用听觉滤波器组对传声器阵列接收到的信号进行不等带宽分解后,在各个频率通道上使用MUSIC算法进行声源定位,并结合子区间频数估计法得出最终定位结果。对算法进行的实验评估表明,在不同声源类型条件下,相比SF-MUSIC算法,AF-MUSIC算法的平均估计误差减少2.5479°,有效地提高了声源波达方向估计的精度。

关键词： MUSIC算法声源定位定位方法滤波器宽带听觉短时傅里叶变换定位算法

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剪切层形态对声波传播与声源定位的影响研究

西北工业大学学报 2019年第6期37卷 1148-1157页

作者：王李璨陈荣钱尤延铖陈正武邱若凡厦门大学航空航天学院福建厦门361102 中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室四川绵阳621000

声学风洞开口实验段的剪切层形态对气动噪声测量及声源定位有重要影响。以平行剪切层和扩张剪切层为对象研究了剪切层的厚度、扩张角、强度等因素对声波穿过剪切层传播规律以及声源定位的影响。剪切层的流场采用自相似的速度分布来构造... 详细信息

声学风洞开口实验段的剪切层形态对气动噪声测量及声源定位有重要影响。以平行剪切层和扩张剪切层为对象研究了剪切层的厚度、扩张角、强度等因素对声波穿过剪切层传播规律以及声源定位的影响。剪切层的流场采用自相似的速度分布来构造,声传播模拟采用带源项的线化欧拉方程,声源定位使用基于Amiet理论的波束成形技术。研究结果表明:采用高精度的数值方法可以很好模拟声波穿过剪切层产生的折射、反射等现象;剪切层厚度、扩张角和强度等的变化对使用简化对流波动方程预测的垂直入射区影响较小,对上/下游区域影响较大,这主要体现在剪切层的存在改变了声传播的相位;剪切层厚度、扩张角和强度的增加,造成声波穿过有/无厚度剪切层的声场差别增大、基于Amiet理论定位的声源相对实际声源的位置偏移量增大。

关键词：气动声学风洞剪切层折射声源定位

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番茄病害胁迫声发射信号采集与声源定位

农业机械学报 2011年第4期42卷 159-162页

作者：王秀清张春霞杨世凤天津科技大学电子信息与自动化学院天津300222

以番茄为研究对象,利用声发射检测系统对番茄植株的声发射信号进行连续采集,利用上位机软件对采集到的数据进行处理和分析。对番茄的晚疫病病害胁迫声发射信号随病害程度变化进行了统计分析,得出染病植株的声发射现象并不像健康植株那... 详细信息

以番茄为研究对象,利用声发射检测系统对番茄植株的声发射信号进行连续采集,利用上位机软件对采集到的数据进行处理和分析。对番茄的晚疫病病害胁迫声发射信号随病害程度变化进行了统计分析,得出染病植株的声发射现象并不像健康植株那样按照一定的生理周期规律发生,在染病早期作物声发射信号的频次大大增加并且随着病害严重程度而逐渐降低,并出现多峰现象。利用声发射信号到达两路传感器的时差和采集到的两路声发射信号频谱分布变化可以进行声发射源定位判断。

关键词：番茄病害胁迫声发射信号分析声源定位