基于聽(tīng)覺(jué)信息的機(jī)器人聲源定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著世界各國(guó)對(duì)國(guó)家安全、社會(huì)治安等公共事業(yè)的高度重視，研究在危險(xiǎn)環(huán)境中代替人類工作的移動(dòng)機(jī)器人，有著重要的理論和實(shí)際意義。聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，作為人類感官的重要組成部分，已經(jīng)成為機(jī)器人領(lǐng)域的重要研究對(duì)象。由于聲音可以繞過(guò)障礙物，聽(tīng)覺(jué)可以和機(jī)器人視覺(jué)、嗅覺(jué)等感官相配合，彌補(bǔ)其他傳感器視場(chǎng)有限且不能穿過(guò)非透光障礙物的局限。
　　 目前，對(duì)于能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人對(duì)可疑聲源的準(zhǔn)確定位、搜索，是應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行危險(xiǎn)作業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
　

2、　 本論文在國(guó)家863 計(jì)劃項(xiàng)目“極限環(huán)境下面向危險(xiǎn)品檢測(cè)的多感官機(jī)器人系統(tǒng)”(項(xiàng)目編號(hào)：2006AA04Z221)的支持下，利用所研制的多感官擬人機(jī)器人系統(tǒng)，對(duì)危險(xiǎn)聲源定位、搜索進(jìn)行了深入研究。
　　 本文的創(chuàng)新性工作包括：
　　 1、針對(duì)聲源定位的實(shí)際環(huán)境，從信號(hào)濾波、利用聲音的優(yōu)先效應(yīng)、針對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行改進(jìn)、限制互相關(guān)函數(shù)峰值的搜索范圍、多幀加權(quán)、根據(jù)信噪比動(dòng)態(tài)的調(diào)整權(quán)重函數(shù)的大小等六個(gè)方面提出了改進(jìn)的廣義互相關(guān)

3、時(shí)延估計(jì)法，并給出了實(shí)際不同環(huán)境中的權(quán)重函數(shù)的最優(yōu)取值，有效地改善了低信噪比、混響環(huán)境下的時(shí)延估計(jì)算法的性能，很大程度的提高了基于時(shí)延定位算法的精度。
　　 2、在研究傳聲器陣列的基礎(chǔ)上，提出了機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)模型，構(gòu)造了擬人聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有五個(gè)傳聲器組成，其中四個(gè)傳聲器組成的平面陣確定聲源空間位置，另外一個(gè)傳聲器輔助完成聲源位于機(jī)器人前后方的判斷。實(shí)驗(yàn)證明，所設(shè)計(jì)的聲源定位系統(tǒng)，運(yùn)算量小，實(shí)時(shí)性好，具有良好的實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。<

4、br>　　 3、提出并設(shè)計(jì)了基于行為控制的聲源搜索實(shí)現(xiàn)方案。融合機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)和超聲避障的自主聲源搜索策略按優(yōu)先級(jí)分成三個(gè)模塊：聲源確認(rèn)、超聲避障、聲源定位搜索，通過(guò)優(yōu)先級(jí)的判斷確定當(dāng)前執(zhí)行模塊。系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境下測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明機(jī)器人可以定位聲源并且可以繞過(guò)障礙物接近并確認(rèn)聲源，結(jié)果證明該方法具有良好的實(shí)時(shí)性和有效性。
　　 4、借鑒人類綜合利用聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)感官功能進(jìn)行聲源搜索的方法，提出了一種融合聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)信息的機(jī)器人聲源定位搜