基于MATLAB的等边三角形麦克风阵列声源定位与语音增强系统

资 源 简 介

本项目利用三个按等边三角形排列的麦克风，通过GCC-PHAT算法估计信号到达时间差，结合几何信息实现声源定位，并集成语音增强功能提升音频质量。系统适用于噪声环境下的音频处理应用。

详 情 说 明

等边三角形麦克风阵列声源定位与语音增强系统

项目介绍

本项目基于三个按等边三角形排列的麦克风阵列，实现了一套完整的声源定位与语音增强系统。系统首先通过时延估计算法计算不同麦克风之间的信号到达时间差，结合阵列几何信息精确确定声源位置；随后运用波束形成技术对目标方向的语音信号进行增强，有效抑制噪声和干扰。该系统适用于室内或小型空间中的近场声源场景，为语音通信、会议系统等应用提供基础技术支持。

功能特性

• 高精度时延估计：采用广义互相关相位变换(GCC-PHAT)算法，准确估计麦克风间的信号到达时间差
• 可靠的声源定位：基于几何约束的定位算法，将时差信息转换为声源的空间坐标
• 有效的语音增强：通过延时求和波束形成(DSB)技术，在主瓣方向增强目标语音信号
• 灵活的参数配置：支持自定义麦克风间距、声速、采样频率等关键参数
• 多格式数据支持：可处理.wav格式的音频文件或.mat格式的数据文件
• 完整的输出结果：提供声源方位角、距离估计以及增强后的语音信号

使用方法

基本操作流程

1. 准备输入数据：确保拥有三通道同步录音的音频文件（.wav或.mat格式）
2. 设置系统参数：

- 麦克风间距（等边三角形边长，单位：米） - 声速（默认340 m/s） - 采样频率（与录音数据一致） - 信号处理帧参数（帧长与帧移）

1. 运行主程序：执行系统主函数，开始处理流程
2. 获取输出结果：

- 声源定位结果（方位角和距离） - 增强后的单通道语音信号 - 可选的中间结果（时延估计值、能谱图等）

参数配置示例

% 设置阵列参数 mic_spacing = 0.05; % 麦克风间距0.05米 sound_speed = 340; % 声速340 m/s fs = 16000; % 采样率16kHz frame_length = 512; % 帧长 frame_shift = 256; % 帧移

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 必要工具箱：信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)
• 硬件建议：至少4GB内存，支持浮点运算的处理器
• 数据要求：三通道同步音频数据，采样率一致，时间对齐

文件说明

主程序文件整合了系统的核心处理流程，具备以下主要功能：读取多通道音频输入数据并验证其完整性；执行广义互相关计算以估计麦克风对之间的时间差；根据几何关系将时延信息转换为声源的空间位置坐标；通过延时补偿和加权叠加实现波束形成语音增强；最终输出定位结果和增强后的语音信号，并可选择性地保存中间处理数据以供分析。