基于波束形成算法的聲源定位與DSP實(shí)現(xiàn).pdf

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1、第37卷第1期壓電與聲光Vo1．37NO．12015年O2月PIEZOELECTRICS&ACOUST00PTICSFeb．2O15文章編號(hào)：1004—2474(2015)01一O117—05基于波束形成算法的聲源定位與DSP實(shí)現(xiàn)張自嘉，李賀，花曉蕾，張麗萍(南京信息工程大學(xué)信息與控制學(xué)院，江蘇南京210044)摘要：聲源定位在軍事、工業(yè)噪聲定位等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，基于麥克風(fēng)陣列信號(hào)的波束形成是聲源定位的主要方法。與傳統(tǒng)波束形成算法相比，最小方差無(wú)失真響應(yīng)(MVDR)算法具有較大優(yōu)勢(shì)，但MVDR算法運(yùn)算量大，一般處理器無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性要求。針對(duì)波束形成算法的數(shù)據(jù)量大，運(yùn)算復(fù)雜的特點(diǎn)

2、，選取TI公司推出的TMS320DM642定點(diǎn)DSP芯片，采用c和匯編語(yǔ)言混合編程，實(shí)現(xiàn)了8個(gè)麥克風(fēng)組成的均勻圓陣基于MVDR算法在TMS320DM642DSP的應(yīng)用，其處理速度比在ARM上快，具有速度快，精度高，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：麥克風(fēng)陣列；聲源定位；最小方差無(wú)失真響應(yīng)(MVDR)；TMS320DM642中圖分類(lèi)號(hào)：TP391．8；TN9l1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ABeam-FormingAlgorithmBasedonSoundSourceLocalizationandDSPImplementationzHANGZijia，LIHe，HUAXiaolei，zHANGLiping(

3、SchoolofInformationScience&Control，NanjingUniversityofInformationScience&Technology，Nanjing210044，China)Abstract：Soundsourcelocationhasawideapplicationinthemilitary，industrialnoiselocationandotherareas；thebeam—formingbasedonmicrophonearrayisthemainmethodforsoundsourcelocalization．MVDRalgorith

4、mhasagreateradvantagecomparedtOconventionalbeam—formingalgorithms，however，MVDRalgorithmhasalargeamountofcalculationandgeneralprocessorcannotmeetthereal—timerequirement．Consideringthecharacteristicsofhugedataandcomplexoperationsintheprocessionofbeam-forming．thefixed—pointDSPchipTMS32ODM642pro—

5、ducedbyTICompanyisselected．MixedbyCandAssemblyLanguage，theapplicationofuniformcirculararrayofeightmicrophonesonTMS32ODM642DSPbasedMVDRalgorithmcanberealized．TheprocessingspeedismuchfasterthanontheAdvancedRISCMachines(ARM)，withthefeaturesofhighspeed，highprecisionandstrongprac—ticability．Keywor

6、ds：microphonearray；soundsourcelocalization；MVDR；TMS32ODM6420引言度估計(jì)，相對(duì)于矩形陣又減少了陣元個(gè)數(shù)，故其具有更高的實(shí)用意義l6]。采用TMS320DM642DSP近年來(lái)聲源定位技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，在軍事、作為硬件平臺(tái)，將采集得到的數(shù)據(jù)運(yùn)用均勻圓陣的工業(yè)噪聲定位等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。使用麥克風(fēng)陣最小方差無(wú)失真響應(yīng)算法在DSP上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，列處理聲音信號(hào)成為一個(gè)熱點(diǎn)，其基本原理是用多進(jìn)而計(jì)算出聲源位置。對(duì)核心處理器為個(gè)麥克風(fēng)排列構(gòu)成不同形狀，將空間來(lái)自不同方向TMS320DM642DSP芯片的均勻圓陣麥克風(fēng)聲源的聲音信號(hào)進(jìn)

7、行空時(shí)處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聲源的定位。定位系統(tǒng)配以精簡(jiǎn)的聲源定位算法，使麥克風(fēng)陣列基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位，按原理可分為基于到具有更廣泛的應(yīng)用。達(dá)時(shí)間差(TDOA)技術(shù)，基于高分辨率譜估計(jì)的定位技術(shù)和基于最大輸出功率的可控波束形成技1麥克風(fēng)陣列信號(hào)處理模型術(shù)[1]3類(lèi)。麥克風(fēng)陣列的排列形式上可分為十字我們只討論近場(chǎng)條件下的麥克風(fēng)陣列模型，圖陣、直線陣和圓形陣等，由于均勻圓陣可進(jìn)行二維角1為8麥克風(fēng)均勻線陣的結(jié)構(gòu)圖，麥克風(fēng)間距相等，收稿日期：2014—05—12基金項(xiàng)目：國(guó)家自然基金資助