基于正四面體傳聲器陣列的機(jī)器人聲源定位方法研究.pdf

1、隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和聲電技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，以及仿人機(jī)器人人工智能水平的進(jìn)步，聽覺系統(tǒng)作為人類感官的重要組成部分，已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。聽覺可以在光線很暗或者黑暗的環(huán)境中工作，利用聲音衍射的特性，還可以定位障礙物后面的聲源目標(biāo)，與其它感官傳感器相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢。聽覺機(jī)器人可以被用在險(xiǎn)情救災(zāi)、軍事、醫(yī)療以及服務(wù)行業(yè)。本文針對(duì)智能機(jī)器人聽覺目標(biāo)定位這一待解決的關(guān)鍵問題，主要研究了以下三方面內(nèi)容：
　　1.基于正四

2、面體傳聲器陣列的三維空間目標(biāo)聲源定位
　　在研究了傳聲器陣列的基礎(chǔ)上，提出了使用正四面體傳聲器陣列來定位聲源，建立了基于正四面體陣列的幾何定位模型，推導(dǎo)了定位公式，分析了近似模型對(duì)定位誤差的影響和時(shí)延估計(jì)誤差對(duì)定位精度的影響，并進(jìn)行了理論分析和仿真分析，為以后設(shè)計(jì)和改進(jìn)機(jī)器人聽覺系統(tǒng)提供了重要的理論依據(jù)。搭建了基于移動(dòng)機(jī)器人的正四面體陣列的聲源定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于正四面體陣列的三維空間聲源定位系統(tǒng)的定位性能。
　

3、　2.結(jié)合機(jī)器人主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的兩次定位方法
　　目前的機(jī)器人聲源定位系統(tǒng)只能定位方位角和仰角，定位距離誤差很大，針對(duì)這種現(xiàn)狀，提出結(jié)合機(jī)器人主動(dòng)運(yùn)動(dòng)定位聲源，通過機(jī)器人主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人在不同的地點(diǎn)對(duì)聲源進(jìn)行多次信息采集，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)聲源的準(zhǔn)確定位。建立了結(jié)合機(jī)器人主動(dòng)運(yùn)動(dòng)定位聲源的定位模型，并分析了機(jī)器人行走誤差對(duì)定位精度的影響和方位角誤差對(duì)定位精度的影響，以及仰角誤差對(duì)定位精度的影響，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了結(jié)合機(jī)器人主動(dòng)運(yùn)動(dòng)定位聲源的

4、有效性。
　　3.正四面體傳聲器陣列標(biāo)定
　　實(shí)際傳聲器陣列與假設(shè)陣列模型之間存在誤差，導(dǎo)致傳聲器陣列的語音增強(qiáng)算法和定位性能嚴(yán)重下降。針對(duì)正四面體傳聲器陣列，本文提出了一種新的傳聲器陣列位置誤差有源標(biāo)定方法?？臻g中放置一個(gè)距離已知的聲源，將這個(gè)聲源移動(dòng)多次，進(jìn)行多次測量，通過多次測量的數(shù)據(jù)估計(jì)傳聲器位置。該方法只需要測量聲源的距離，避開了聲源精確位置的測量，使用Levenberg-Marquardt算法對(duì)多次測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行