基于麦克风阵列的声源定位系统设计与实现

发布时间：2020-05-07 09:57

【摘要】：在智能会议室中,说话人的位置是智能会议室系统工作所需的一项重要信息。说话人的语音增强、音视频后期的剪辑处理,均需要用到说话人的位置信息。针对会议室环境中说话人定位的问题,本文设计了一种基于麦克风阵列的声源定位系统,可以在会议室一定范围内实现对说话人实时定位。本文根据语音信号频谱的特点,采用近场二维宽带MUSIC声源定位算法,对阵列信号频谱划分的若干个子频带进行一定取舍,能量较高的子频带,得到的声源位置估计结果误差在会议室场景允许范围之内。通过仿真分析了算法在二维区域内的定位误差。本文设计的麦克风阵列声源定位系统选择驻极体麦克风作为传感器,将说话人的语音信号转换为电信号。通过MAX9814L放大器将驻极体麦克风输出的电信号放大,可以得到60dB的增益,并在MAX9814L内部自动增益控制模块的干预下,不出现“削峰”的现象。系统的运算核心是TMS320F28335型DSP芯片,通过该芯片内部的ADC模块实现对阵列信号的实时采集,由于其较高的采样频率可以使非同步采样带来的误差可以被忽略。通过F28335的XINF外部扩展接口,扩展了一个SRAM存储器和一个FLASH存储器,在系统开发阶段,充分利用改进哈佛结构的优点,通过修改TI官方的.cmd文件,对默认的存储器地址划分方式针对本系统的需求进行了优化,将运算量较大的程序和占用空间较大的阵列信号相关数据的存储区域移至外扩存储器,使得复杂的声源定位算法能够顺利运行。定位结果以.txt文件格式存入SD卡,提高系统的实时性,减少声源定位过程中不必要的时间损耗,针对FAT32文件系统的特点,本文借鉴了PC机上一些下载软件的操作方式,通过“预建簇链”的方法,减少声源定位过程中运算量。本文围绕近场二维宽带MUSIC声源定位算法在F28335上设计了一套完整的软件流程。在某室内小型会议区进行了大量的实验,验证了定位算法的性能,并对子频带的划分与取舍做了进一步分析。
【图文】：

几种典型的麦克风阵列产品

说话人A语谱图
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN912.3

【参考文献】

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本文编号：2652806