MATLAB实现基于GCC-PHAT的TDOA时延估计算法仿真系统

资 源 简 介

该项目采用MATLAB构建完整的TDOA估计仿真系统，核心应用广义互相关-相位变换（GCC-PHAT）算法。系统模拟多通道音频信号在不同噪声环境下的传播过程，通过计算信号间时延差实现高精度声源定位，适用于声学定位研究与算法验证。

详 情 说 明

基于GCC-PHAT的TDOA时延估计算法仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个完整的时延差（TDOA）估计仿真系统，核心采用广义互相关-相位变换（GCC-PHAT）算法。系统能够模拟多通道音频信号在不同噪声环境下的传播过程，通过计算信号间的时延差来实现声源定位。该系统集成了信号预处理、互相关计算、峰值检测和性能评估等多个功能模块，支持在不同信噪比条件下进行算法性能的对比分析，为声源定位研究提供一个可靠的仿真测试平台。

功能特性

• 完整的TDOA估计流程：实现从信号输入到时延估计的完整处理链路
• GCC-PHAT核心算法：采用相位变换加权的广义互相关方法，提高时延估计精度
• 多环境仿真支持：可模拟不同信噪比（-20dB至20dB）环境下的信号传播
• 灵活的配置参数：支持采样频率、窗函数类型、滤波器参数等算法参数调节
• 全面的性能评估：提供时延估计值、波形可视化、峰值检测、性能对比和误差分析
• 声源定位支持：基于时延差结果实现声源位置估计和误差分析

使用方法

输入参数设置

1. 多通道音频信号：支持.wav格式文件或MATLAB矩阵格式数据
2. 采样频率：默认设置为44.1kHz，可根据实际需求调整
3. 信噪比设置：在-20dB至20dB范围内调节噪声水平
4. 几何配置：设置声源与麦克风阵列的相对位置参数
5. 算法参数：配置窗函数类型、滤波器参数等算法相关设置

输出结果

• 时延估计值（以采样点数为单位的时间差）
• GCC-PHAT互相关函数波形图
• 峰值检测结果可视化展示
• 不同信噪比下的算法性能对比图
• 定位误差分析报告（基于RMSE指标）
• 算法执行时间统计分析

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox
• 内存建议：至少4GB RAM（处理大型音频文件时建议8GB以上）

文件说明

主程序文件实现了系统的核心调度功能，包括信号数据的加载与预处理、仿真环境的参数配置、GCC-PHAT算法的执行流程控制、时延估计结果的计算与输出，以及性能评估指标的分析与可视化展示。该文件整合了各功能模块，为用户提供完整的仿真实验界面和结果分析能力。