多声源情境下的三维定位与分离系统的设计实现

项目背景及可行性分析

项目名称、项目的主要内容及目前的进展情况

项目主要内容：声音分离的研究在声音通信、声学目标检测等方面都有着重要的理论和实用价值;声源分离技术在机器听觉、安保监控、军事等领域具有特别的应用。目前，嘈杂背景下，单声源定位与增强，已有所应用;但多声源情景下的定位与分离，由于算法和硬件复杂，还很少走向应用。本项目通过构建麦克风阵列信号采集硬件，实现FPGA声音分离算法，以完成两个或两个以上声源的三维定位和分离，利用FPGA的并行性，以达到实时性的目标。项目难点在于，制作信号采集及处理板，筛选有效且易于实现的数字信号算法并实现。

二、项目实施方案

多声源定位与分离系统的硬件系统分为三部分：声音信号模拟前端、数据采集母板、数字信号处理核心，如图1所示。

图1 系统硬件框图

前端放大采用高频低噪放大器NE5532，模数转换器使用可以6通道64KHz同步采样的AD73360。为便于扩展和调试，数据采集板与信号处理板之间以USB连接，数据在3MByte以上。其中，缓存用于数据中间结果暂存，SD卡用于长期保存音频数据，人机交互设备包括按键、LCD等。

数字信号处理是本项目的核心，按功能模块划分，包括前端修正、相关性分析、坐标求解、声源分离等，如图2所示。

图2 系统功能模块框图

数据信号处理算法为本项目的重点和难点，需反复试验论证才能确定。