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多管阵列定向语音增强系统的研制

作 者: 刘建青
导 师: 宋开臣
学 校: 浙江大学
专 业: 仪器仪表工程
关键词: 多管阵列声学信号 定向语音增强 多路信号相位补偿 广义旁瓣消除
分类号: TN912.35
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


本论文的研究内容是基于多管阵列定向语音增强系统的研制,主要工作包括多管阵列定向语音增强系统的硬件与结构研制和软件增强算法的研制。硬件与结构的研制主要包括:针对小型化便携式多管阵列模型设计的多管阵列结构,针对语音信号实时大数据量的双DSP实时信号处理系统,以及针对系统实际应用过程中需要的其他控制单元。软件增强算法的设计主要包括:多管阵列信号的实时相位补偿,并且针对本系统设计了自适应波束形成算法来实现定向语音增强。本论文主要做了四个方面的工作:1.阐述了多管阵列定向语音增强系统的组成和工作原理,以及定向语音增强系统的研究现状和其他设计方法。通过对不同方法的比较提出了本课题研究的内容和研究意义。2.阐述了多管阵列拓扑结构的优化方法,本项目的目标是研制一种有效的结构来克服其他设计方法中存在的单一方向上尺寸过大的缺陷。详细阐述了针对这一设计目标进行的优化工作,包括基于声学仿真软件的多管阵列声场信号仿真,实体结构的相位偏移标定方法,以及结构如何实现最终的技术指标。3.阐述了多管阵列系统的定向语音增强的算法研究。简要介绍广义旁瓣消除算法的工作原理并如何在本系统中如何实现定向语音增强。另外还详细阐述针对多管阵列系统设计的多管信号间的延时估计和相位补偿方法和自适应增强算法的设计和最终实现。4.阐述了定向语音增强系统的功能设计,并简要介绍系统的电路硬件设计。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-27
  1.1 定向语音增强系统的研究背景  9-10
  1.2 定向语音增强系统的发展和研究现状  10-23
    1.2.1 定向语音增强系统结构设计的发展和研究现状  10-11
    1.2.2 定向语音增强算法的发展和研究现状  11-21
    1.2.3 定向语音增强系统产品的发展和现状  21-23
  1.3 多管阵列定向语音增强系统研究的意义  23
  1.4 本课题的研究的内容  23-25
  1.5 本论文的内容安排  25-27
第二章 多管阵列定向语音增强系统结构的优化方法  27-33
  2.1 定向语音增强系统拓扑结构设计的原理和传统方法  27-28
  2.2 多管阵列定向语音增强系统声音采集机构的研究  28-31
  2.3 多管阵列定向语音增强系统的硬件电路设计  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章 声管共振消除方法的研究  33-45
  3.1 声管共振产生的原因  33-35
  3.2 前端声阻抗突变消除方法的研究  35-38
  3.3 后端声阻抗突变消除方法的研究  38-43
    3.3.1 共振腔作用原理  39-40
    3.3.2 喇叭结构作用原理  40-43
  3.4 本章小结  43-45
第四章 多管定向语音增强系统延时估计和补偿方法的研究  45-55
  4.1 多管阵列相位系统误差的测定和补偿方法的研究  45-48
    4.1.1 多管阵列相位系统误差的测定  45-47
    4.1.2 多管阵列相位系统误差补偿方法的研究  47-48
  4.2 多管阵列相位系统误差补偿的计算复杂度优化  48-49
  4.3 多管阵列相位随机误差的估计和补偿方法的研究  49-53
  4.4 本章小结  53-55
第五章 多管阵列定向语音增强系统算法的研究  55-61
  5.1 多管阵列定向增强算法的总体构想  55-56
  5.2 自适应波束形成算法的设计  56-59
    5.2.1 广义旁瓣消除算法的旁瓣消除器模块  57-58
    5.2.2 广义旁瓣消除算法的噪声抵消器模块  58
    5.2.3 广义旁瓣消除算法计算复杂度分析  58-59
  5.3 本章小结  59-61
第六章 多管阵列定向语音增强系统的实验测试和结果  61-69
  6.1 多管阵列定向语音增强系统的声管结构仿真和实验  61-63
  6.2 多管阵列定向语音增强系统的语音增强效果实验  63-69
第七章 多管阵列定向语音增强系统研制工作的总结和展望  69-73
  7.1 定向语音增强系统研制工作的总结  69-71
    7.1.1 研制小型化的定向语音接收结构  69
    7.1.2 消除接收结构引入的额外响应  69-70
    7.1.3 研制有效的定向语音增强算法  70
    7.1.4 系统的整体技术指标  70-71
  7.2 定向语音增强系统研制的展望  71-73
参考文献  73-78

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理 > 语音增强
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