声源定位技术广泛地应用于汽车鸣笛抓拍、大型机械故障检测、新生儿胎音检测及水下声源定位等。通过麦克风的阵列技术可显著提高声音品质和声源定位的精度,但多阵列麦克风的阵列结构及信号采集的同步性影响定位的准确度,其采集的同步误差最后会映射为计算的相位误差,从而降低了分辨率,同时多阵列麦克风计算的复杂度也会影响数据解算的实时性。本论文的具体工作如下:首先,为提高声源的三维定位精度,优化了单声源阵列结构,增加了单阵列的个数并对多个单阵列之间的摆放方式进行了改进。阵列的增加使声源的测量距离变长,并可有效降低单阵列声源定位系统对声源空间定位的误差。其次,为了改善噪声、混响对声源定位系统的影响,本文提出了基于抖动技术和改进加权函数的广义互相关(DITHER-GCC-IWF)算法。通过MATLAB建模并仿真了该算法的噪声去除能力,仿真结果表明,此算法有很好的相关尖锐峰,在同样定位精度情况下,可使信噪比降低5d B;在同样信噪比情况下,声源的定位精度可提高10%。在此基础上,优化了多阵列联合声源定位方案,计算中结合卡尔曼滤波算法进一步提高定位精度。最后,搭建硬件验证平台验证了多阵列联合声源定位算法。在设计单阵列硬件验证平台时,选择了五元十字麦克风阵列并自制音频信号同步采集模块,以FPGA作为数据处理平台,充分利用了FPGA高速并行处理数据的优势。并在单阵列硬件平台基础上扩展多阵列硬件验证平台,用Verilog语言编写IP核,在物理层上实现多阵列之间音频信号的同步采集。实验结果表明,在相同的信噪比下,多阵列联合声源定位算法声源位置准确度提高了一倍以上。