基于MEMS数字麦克风阵列的声源定位系统

发布时间：2018-03-19 01:10

  本文选题：MEMS麦克风阵列　切入点：MUSIC算法　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：麦克风阵列以一定几何结构对声场时间和空间进行采样,被广泛应用于视频会议,语音增强,车辆探测、速度估计和定向,助听器和机器听觉等方面。研制出微型,灵活智能的高效声源定位系统是麦克风阵列技术发展的重要趋势。信号的空间功率谱能够对信号的波达方向进行估计,但是在阵列孔径减小时,空间功率谱主瓣宽度会增加,导致阵列空间角度分辨率的降低。为了在微型麦克风阵列中获得较高的定位精度,必须针对声源宽带、相干的特点,对空间谱进行改进。本文研究的基于MEMS麦克风阵列的声源定位系统,是一个小型化、低能耗、高集成度和实时性的通用型声场定位模块。本文首先分析了通道误差(相位误差)和阵列孔径对波达方位估计定位性能的影响,并指出了微型阵列空间谱估计角度分辨率低的原因。然后对基于最小方差无失真准则的高分辨率MVDR算法和超分辨率谱估计MUSIC算法进行深入研究,并将两种算法用到宽带远场语音信号的空间谱估计中。最后搭建了MEMS麦克风阵列系统,对比分析了这两种算法对单目标与双目标方位估计的实验结果。实验结果表明,对微型阵列的空间角度分辨率有了很大提升。
[Abstract]:Microphone arrays are widely used in video conferencing, speech enhancement, vehicle detection, velocity estimation and orientation, hearing aids and machine hearing. Flexible and intelligent sound source location system is an important trend of microphone array technology. The spatial power spectrum can estimate the direction of arrival of the signal, but the width of the main lobe of the spatial power spectrum will increase when the aperture of the array is reduced. In order to obtain high positioning accuracy in micromicrophone array, it is necessary to aim at the broadband and coherent characteristics of sound source. The sound source location system based on MEMS microphone array is a miniaturization and low energy consumption. In this paper, the influence of channel error (phase error) and array aperture on DOA estimation performance is analyzed. The reason for the low angular resolution of spatial spectrum estimation of microarray is pointed out. Then the high-resolution MVDR algorithm based on minimum variance distortion criterion and the super-resolution spectrum estimation MUSIC algorithm are deeply studied. Finally, the MEMS microphone array system is set up, and the experimental results of the two algorithms for single target and dual target azimuth estimation are compared and analyzed. The experimental results show that the proposed algorithm can be used to estimate the spatial spectrum of wideband far-field speech signals. The spatial angular resolution of the microarray has been greatly improved.
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN912.3

【参考文献】

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本文编号：1632144