多聲源情境下的三維定位與分離系統的設計實現

　　項目背景及可行性分析

　　項目名稱、項目的主要內容及目前的進展情況

　　項目主要內容：聲音分離的研究在聲音通信、聲學目標檢測等方面都有著重要的理論和實用價值;聲源分離技術在機器聽覺、安保監控、軍事等領域具有特別的應用。目前，嘈雜背景下，單聲源定位與增強，已有所應用;但多聲源情景下的定位與分離，由于算法和硬件復雜，還很少走向應用。本項目通過構建麥克風陣列信號采集硬件，實現FPGA聲音分離算法，以完成兩個或兩個以上聲源的三維定位和分離，利用FPGA的并行性，以達到實時性的目標。項目難點在于，制作信號采集及處理板，篩選有效且易于實現的數字信號算法并實現。

　　二、項目實施方案

　　多聲源定位與分離系統的硬件系統分為三部分：聲音信號模擬前端、數據采集母板、數字信號處理核心，如圖1所示。

　　圖1 系統硬件框圖

　　前端放大采用高頻低噪放大器NE5532，模數轉換器使用可以6通道64KHz同步采樣的AD73360。為便于擴展和調試，數據采集板與信號處理板之間以USB連接，數據在3MByte以上。其中，緩存用于數據中間結果暫存，SD卡用于長期保存音頻數據，人機交互設備包括按鍵、LCD等。

　　數字信號處理是本項目的核心，按功能模塊劃分，包括前端修正、相關性分析、坐標求解、聲源分離等，如圖2所示。

　　圖2 系統功能模塊框圖

　　數據信號處理算法為本項目的重點和難點，需反復試驗論證才能確定。