声源定位技术的三大定位原理是什么_声源定位技术的三大定位原理

在日常生活中，人的耳朵会对听到的声音进行自动识别和定位：在嘈杂的环境中与人交谈时，耳朵帮助我们定位交流对象，集中精力与他们交谈；当汽车从后面驶来时，耳朵让我们迅速判断声源距离并发出危险警告.这些“听和定位”能力就是人耳的声源定位能力。

人耳的“听声音、辨位置”功能解决了生活中的一些问题，但在现代工业生产中，人耳在识别精度和时间上存在一定的局限性，无法满足复杂工业环境下声源定位的要求：

在环境嘈杂、设备众多的工厂，人耳无法准确定位管道泄漏的位置；

人耳分不清100米高的风力发电机哪个叶片的风噪更大。

更先进的声源定位技术集成了传感器、数据采集、信号处理等技术，模拟人耳的定位机制，实现更精确的定位精度、更宽的频率范围和更大的声强范围。本期Eurotime课堂介绍声源定位技术及其应用。如果你对这期感兴趣，别忘了喜欢或者看~

声源定位原理

根据不同的应用需求，有以下三种定位原则。

人形双耳声源定位

人的听觉系统可以同时定位和分离多个声源，也就是常说的“鸡尾酒会效应”。利用计算机模仿人的听觉生理和心理机制建立听觉模型，其研究领域称为计算听觉场景分析。

双耳听觉定位跟踪多运动声源系统采用了一种新的跟踪算法。该算法组合所有可靠信道的概率，以在目标空间中生成似然函数。似然函数描述了特定时间序列中机动声源的方位。最后利用隐马尔可夫模型形成连续跟踪，自动检测机动声源的数量。

基于时差的声源定位(TDOA)

大多数声源定位方法都是基于到达时间差的。声波在空气中以一定的速度传播，到达不同的位置，麦克风的相位也不同。根据这些麦克风记录的同一声音的相位差，可以得出同一声音与每对麦克风的时间差。

得到时间差后，可以确定声源聚焦在该对麦克风的位置上，到达时间差对应的声音传播距离在该参数的双曲面上。利用多对麦克风得到多个双曲面，声源位置在这些双曲面的交点上。

基于声压幅度比的定位方法

该方法利用同一声源不同麦克风接收到的声音信号的声压幅值差异来实现声源定位。

采用盲信号分离算法分离混合声源信号，根据谱估计的相似性确定每个声源在接收信号中的分布。结合幅度差因子得到传感器的声源信号分布，然后通过单个声源的声压幅度比模型确定声源位置，实现多声源定位。

声源定位技术的应用

通过声源定位技术，可以确定问题的位置和方位，在军事、工业、航空航天、智能制造等行业都有应用需求。

军事

声源定位技术可用于测量地面作战中的火炮阵地，发现隐藏在某地的狙击阵地，也可用于测量弹药试验火炮的落点和空中炸点。

工业制造

当设备老化或发生其他故障时，会产生异常的工作噪音。通过定位噪声源，可以对设备进行检修。同时，声音信号的非接触性可以有效避免振动信号数据采集的困难。

智能机器人

在光线不足的情况下，或者机器人的“视力”在哪里

为了提高声源定位的分辨率，需要技术手段。计算机、人工神经网络等信号处理技术与声源定位技术的融合，使得被动声定位技术更加强大，满足了生活和生产对更加精确定位的需求。