基于聲達(dá)時(shí)間差的移動(dòng)機(jī)器人聲源目標(biāo)定位方法研究.pdf

1、　　伴隨著移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，其所面對(duì)的工作環(huán)境也愈來(lái)愈復(fù)雜。面對(duì)呈現(xiàn)多種信息的各種不確定和非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，單一的視覺(jué)感知方式必然降低機(jī)器人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，進(jìn)而影響其智能決策水平。作為機(jī)器人處理聲音信息的器官，從仿人角度出發(fā)而構(gòu)建的機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，已成為機(jī)器人領(lǐng)域的重要研究對(duì)象。其利用聲音傳播的物理特性，可以與機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)相配合，彌補(bǔ)其視角有限、依賴光照及無(wú)法穿過(guò)非透光障礙物等局限性。本文針對(duì)目標(biāo)定位這一環(huán)境感知領(lǐng)域的基本問(wèn)

2、題，通過(guò)將移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)與聲源定位技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，旨在實(shí)現(xiàn)噪聲條件下基于聲達(dá)時(shí)間差的移動(dòng)機(jī)器人聲源目標(biāo)定位。本文圍繞這一研究目標(biāo)主要完成了以下四方面研究工作：
　　(1)在研究基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位方法的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)在三維空間內(nèi)準(zhǔn)確定位有聲目標(biāo)為目的，考慮系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，開(kāi)發(fā)制作了正四面體麥克風(fēng)陣列，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集器將其所采集的聲音信息傳遞給機(jī)器人，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了完整的機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)。
　　(2)針對(duì)在實(shí)際工作條件下存在大

3、量復(fù)雜噪聲的問(wèn)題，以提高抗噪聲和抗混響性能為目標(biāo)，研究了廣義互相關(guān)和自適應(yīng)濾波兩種基本聲達(dá)時(shí)間差估計(jì)方法。并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)代表性方法進(jìn)行性能分析，總結(jié)了各算法的適用場(chǎng)合和優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)廣義互相關(guān)與自適應(yīng)濾波相結(jié)合的聲達(dá)時(shí)間差估計(jì)方法進(jìn)行了研究。
　　(3)根據(jù)正四面體陣列結(jié)構(gòu)和聲音球面波傳播模型，建立精確的幾何定位計(jì)算模型，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出基于遠(yuǎn)場(chǎng)假設(shè)的聲源定位計(jì)算模型。通過(guò)仿真性能分析，提出了一種結(jié)合機(jī)器人主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的全范圍聲源