摘要: 机器人智能化需要进一步提高目标定位的鲁棒性和可靠性，而常用视觉定位存在对光线弱或物体遮挡下的模糊目标定位不佳的问题。声源定位的提出可有效解决上述问题，这种定位不受光线影响、可全方位定位，能有效弥补视觉定位的不足，从而提高机器人的目... 展开 机器人智能化需要进一步提高目标定位的鲁棒性和可靠性，而常用视觉定位存在对光线弱或物体遮挡下的模糊目标定位不佳的问题。声源定位的提出可有效解决上述问题，这种定位不受光线影响、可全方位定位，能有效弥补视觉定位的不足，从而提高机器人的目标定位能力和搜索目标效率。本文对声源目标定位展开研究，采用对比仿真分析与试验相结合的方法，设计一套声源目标定位系统。 文中以说话者所发出的语音作为声源，在对比分析各种定位方法的运算量及定位精度基础上选择时延估计定位法。首先对影响定位的各个因素进行研究，包括声源特性、传播模型、混响模型、分帧加窗和端点检测，其中对短时能量-过零率和二次谱对数能量两种特征语音端点检测进行了仿真和总结，得出了两种特征下端点检测的优缺点。其次，在时延估计阶段，对互相关理论下的四种不同加权广义互相关法进行了对比分析后，选择综合性能较好的相位加权（PHAT）法。针对采样率、噪声强弱和混响大小会影响时延估计性能的问题，从三方面进行优化：抛物线插值、多帧累加平滑和改进PHAT加权，仿真结果表明算法优化后可获得较好效果，其中插值法提高时延值精度，多帧累加平滑和改进PHAT加权法能有效抑制噪声和混响。阵列方面，在分析各种阵列拓扑结构特点的基础上，选取十字阵列并详细推导出定位的数学模型；同时，文中针对机器人平台设计了一种自适应阵列结构，并分析了其使用方法。 最后以拾音器和采集卡模块为硬件搭建一种声源目标定位系统，MATLAB平台通过dll技术实现对硬件的访问、控制和实时声源信号采集，然后对声源信号进行处理和输出最终定位结果。在8m×5m×3.5m室内，该系统对说话者目标进行多次定位试验，结果表明该系统具备声源定位能力。 收起