基于传声器阵列的被动式声源定位系统只有接收装置,靠接收目标无意或有意辐射的声信号来确定其距离和方位。被动式声源定位具有隐蔽性强、成本低、安全性高、不易被发现等独特优点,因此是目前声源定位研究的热点。基于传声器阵列的被动式声源定位技术主要分两步完成:第一步,由传声器阵列采集声源目标信号,基于传声器阵列几何结构建立含有时延差值参数的定位方程组;第二步,由于传声器阵列中每个传声器位置坐标不同,使得到达传声器的信号之间存在时间差值,估计此时延差值代入定位方程组即可获得声源位置参数估计值。基于传声器阵列的被动式声源定位中,传声器阵列几何结构和时延差值估计是影响声源定位精度两个重要因素。但是,由于声场环境复杂性,使其存在精度低、运算量大、实时性低等问题。众多研究人员致力于既可提高定位精度又可减少运算时间的定位算法的研究。本文针对室内人机交互或大型视频会议应用,存在反射声波、互相关噪声和采样频率对时延估计精度的影响,及其单基阵传声器阵列定距误差较大等问题,研究如何提高定位精度的同时,兼顾提出方法的简单性与实时性。本文深入分析传声器阵列空间结构,基于最优四元单基阵建立多个基阵联合定位的传声器阵列结构,在提高定位精度同时兼顾定位实时性能。在此基础上,结合最优极值算法研究数据融合方法以获得高精度的声源位置参数值。定位过程中时延差值参数估计,则运用广义互相关函数法结合多级内插增采样方法,提高低采样率下时延估计以及定位精度。同时,基于斯奈尔声波反射定律建立虚拟传声器阵列结构,结合小波阈值滤波方法对采集的信号进行滤波处理,进而改善噪声环境下声源目标定位精度。本文具体研究内容主要包括以下几个方面:分析不同单基阵传声器阵列结构(空间几何结构、阵元间距离和阵元个数),建立了一种多个单基阵联合定位的传声器阵列结构,相较于单基阵传声器阵列结构具有更广定位范围和更高定位精度。同时,该系统每两个单基阵共用一个传声器,减少了使用的传声器个数,简化了阵列结构,并减少了处理数据量,进而减少了定位运算时间。基于此新型多基阵传声器阵列结构,结合最优极值算法获得高精度声源位置参数估计值。分析信号采样频率与基于广义互相关函数法时延估计值和定位结果误差关系,提出多级内插增采样与广义互相关时延估计相结合方法,间接提高信号采样率,改善低采样率下声源定位精度。基于仿真实验和统计学方法,针对不同信号采样频率选择多级内插增采样方法最优总内插因子,进而计算所选总内插因子的所有分解组合方案定位计算时间和运算量,选出一个最佳总内插因子分解方案,既有效提高了定位精度又减少定位运算时间。分析半自由声场环境下声源传播模型,根据斯奈尔声波反射定律提出虚拟传声器阵列结构,修正真实传声器阵列定位方程组,求解此方程组获得声源位置参数,减小半自由声场中单路径反射声噪声对定位精度影响。同时,分析小波系数变化规律提出一种改进的自适应阈值,提高小波阈值滤波去噪效果。在此基础上,结合广义互相关函数方法进行时延差值估计,进而提高相关噪声条件下非平稳声源信号定位精度。最后,搭建了一套简单易行的声源定位系统,基于此系统完成了室内声源定位实验。应用提出的多基阵联合传声器阵列采集声源目标信号(采样频率8k Hz),采集的信号经过多级内插增采样、虚拟传声器阵列结构和小波阈值滤波处理后,进行数据融合获得较为精确的声源位置参数值,通过与其它文献中定位结果比较证明本文提出的改进定位精度方法的有效性。