Перелыгин Сергей Васильевич. Разработка методов пространственной обработки речевых сигналов с помощью микрофонной антенной решетки

Краткое описание

Перелыгин Сергей Васильевич. Разработка методов пространственной обработки речевых сигналов с помощью микрофонной антенной решетки: диссертация ... кандидата технических наук: 05.12.04 / Перелыгин Сергей Васильевич;[Место защиты: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого].- Санкт-Петербург, 2016.- 124 с.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»
На правах рукописи
Перелыгин Сергей Васильевич
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ
С ПОМОЩЬЮ МИКРОФОННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
Специальность: 05.12.04 - Радиотехника,
в том числе системы и устройства телевидения
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель доктор технических наук, профессор А.В. Кривошейкин
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ 9
1.1 Общие понятия об антенных решетках 9
1.2 Проблема дистанционного сбора речевой информации 11
1.3 Принципы построения микрофонных решеток 15
1.4 Современные микрофонные решетки зарубежных компаний 21
1.5 Обзор состояния проблемы в гидроакустике и гидролокации 24
1.6 Обзор состояния проблемы в радиолокации 29
1.7 Выводы по первой главе 32
2 РАЗДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ ПРИ ЗАДАННЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ НА
ИСТОЧНИКИ 34
2.1 Расчетные соотношения 34
2.2 Моделирование 39
2.3 Влияние собственных шумов микрофонной решетки на выходное
отношение сигнал / шум 48
2.3.1 Один источник узкополосного сигнала 48
2.3.2 Один источник широкополосного сигнала 51
2.3.3 Два источника широкополосного сигнала 52
2.4 Выводы по второй главе 56
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ НА ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ 58
3.1 Метод Кейпона 58
3.1.1 Определение направлений на источники узкополосных сигналов с
помощью метода Кейпона 58
3.1.2 Влияние собственных шумов решетки на точность определения
направлений прихода сигналов по методу Кейпона 60
3.2 Модификация метода Кейпона для широкополосных сигналов 67 
3.2.1 Определение направлений с помощью модифицированного метода
Кейпона 67
3.2.2 Моделирование модифицированного метода Кейпона 67
3.2.3 Влияние собственных шумов решетки на точность определения направлений прихода сигналов по модифицированному методу Кейпона.. 70
3.2.4 Влияние собственных шумов решетки на степень подавления
мешающего сигнала по модифицированному методу Кейпона 78
3.3 Натурный эксперимент 84
3.3.1 Модифицированный метод Кейпона 85
3.3.2 Пространственное разделение сигналов 87
3.4 Выводы по третьей главе 88
4 СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ МОДЕЛИ
МИКРОФОННОЙ РЕШЕТКИ 89
4.1 Нахождение оптимального значения порога весового коэффициента 89
4.2 Заметность мешающего сигнала при ошибочной настройке решетки 99
4.3 Чувствительность микрофонной решетки к допускам изготовления
микрофонов 107
4.3.1 Влияние неидентичности микрофонов на ослабление собственного
шума решетки 107
4.3.2 Влияние неидентичности микрофонов на подавление мешающего
сигнала 109
4.4 Выводы по четвертой главе 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации рассмотрена и решена слабо освещенная в научно-технической литературе проблема выделения речи целевого диктора из шумов и смеси голосов
1. Сформулирован общий принцип обработки микрофонной антенной решеткой широкополосного речевого сигнала.
2. Разработан способ выделения полезного речевого сигнала микрофонной антенной решеткой при подавлении мешающего сигнала.
3. Модифицирован метод Кейпона в задаче определения направлений на источники широкополосных сигналов.
4. Получены теоретические и экспериментальные зависимости, связывающие степень подавления микрофонной антенной решеткой мешающего сигнала с отношением сигнал / шум.
5. Предложен и обоснован статистический метод определения параметров микрофонной антенной решетки, которые: а - гарантируют допустимые искажения полезного речевого сигнала, б - связывают степень подавления мешающего сигнала с допуском на изготовление микрофонов.
Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы состоят в распространении полученных теоретических и практических результатов на случай использования микрофонной антенной решетки произвольной конфигурации для широкополосного речевого сигнала.