基于TDOA和AOA算法的声源定位模型的研究

黄子豪，牛启光，王译晨，李鑫

（山东科技大学，山东济南，250031）

0 引言

声源定位是听觉系统对发声物体位置的判断过程，它包括水平声源定位和垂直声源定位以及与发声者距离的识别。对声源方位的识别是人和动物对环境感知的一种基本方法，有利于动物捕捉猎物、寻找配偶和躲避危险。在听觉言语交流过程中，有助于人们将注意力转向或回避某声源。在多声源的复杂声场中，声源定位功能有助于从背景声中锁定声学目标，分离有用信息。

1 问题背景

麦克风阵列是指由若干个麦克风按照一定的几何形状组合而成的阵列，相对于单个麦克风而言，具有定位准确，识别率高的特点。不仅可以提高声源的接收信号，还具有定位跟踪识别的特点。如今对麦克风阵列的研究依然是声源定位系统的研究热点，但是传统的麦克风阵列定位系统存在误差大、受噪音干扰大的特点，因此进一步提高声源定位准确性，将声源定位应用于更广泛的领域，仍然需要突破传统方法的弊端。

2 问题分析

首先确定麦克风阵列的最佳几何形状。将二元基阵、三元基阵、四元及其多元基阵构成的麦克风树几何形状对声源定位的准确性进行比较，根据分析可知，最佳的几何形状为正三角形时，定位的准确度最高且计算更为简便。

建立基于TDOA 算法和AOA 算法改进的声源定位模型，给定封闭大厅的具体长宽高，在此基础上计算出声源距离麦克风的角度范围和各个麦克风到达声源的距离范围，最后根据所构建模型求解出声源的具体坐标。……