基于聲達時間差的移動機器人聲源目標定位方法研究.pdf

1、　　伴隨著移動機器人應用領域的日益擴大，其所面對的工作環(huán)境也愈來愈復雜。面對呈現(xiàn)多種信息的各種不確定和非結構化的環(huán)境，單一的視覺感知方式必然降低機器人對環(huán)境的適應性，進而影響其智能決策水平。作為機器人處理聲音信息的器官，從仿人角度出發(fā)而構建的機器人聽覺系統(tǒng)，已成為機器人領域的重要研究對象。其利用聲音傳播的物理特性，可以與機器人視覺系統(tǒng)相配合，彌補其視角有限、依賴光照及無法穿過非透光障礙物等局限性。本文針對目標定位這一環(huán)境感知領域的基本問

2、題，通過將移動機器人技術與聲源定位技術進行有機結合，旨在實現(xiàn)噪聲條件下基于聲達時間差的移動機器人聲源目標定位。本文圍繞這一研究目標主要完成了以下四方面研究工作：
　　(1)在研究基于麥克風陣列的聲源定位方法的基礎上，以實現(xiàn)在三維空間內準確定位有聲目標為目的，考慮系統(tǒng)實時性，開發(fā)制作了正四面體麥克風陣列，并通過數據采集器將其所采集的聲音信息傳遞給機器人，設計實現(xiàn)了完整的機器人聽覺系統(tǒng)。
　　(2)針對在實際工作條件下存在大

3、量復雜噪聲的問題，以提高抗噪聲和抗混響性能為目標，研究了廣義互相關和自適應濾波兩種基本聲達時間差估計方法。并通過仿真實驗對代表性方法進行性能分析，總結了各算法的適用場合和優(yōu)缺點，進而對廣義互相關與自適應濾波相結合的聲達時間差估計方法進行了研究。
　　(3)根據正四面體陣列結構和聲音球面波傳播模型，建立精確的幾何定位計算模型，在此基礎上推導出基于遠場假設的聲源定位計算模型。通過仿真性能分析，提出了一種結合機器人主動運動的全范圍聲源