声源定位的运用场景

声源定位的运用场景
什么是声源定位技术？
噪声和异响在日常生活和工业生产中很常见，例如，汽车行驶过程中的异常啸叫声。

要解决这些噪声问题，首先需要识别噪声并定位噪声是从哪里发出来的，是由什么设备或部件造成的，这就是声源定位问题。

声源定位技术是确定一个声音在空间来源位置的技术。

声源定位技术可以用于噪声声源定位，也可以用于其他声音定位，例如会议室中说话人位置的确定。

在日常生活中，我们的耳朵会听到各种声音并进行识别定位，即所谓的“听声辨位”。

有人发出声音的时候，人耳可以轻易知道喊的人在什么方位；人耳也可轻易判断出一辆从身边驶过的汽车的来车方向，甚至能大致知道汽车有多远；经过专业训练，人耳还可以挑战一些难度比较高的声源定位要求，例如盲人也可以踢足球。

然而，人耳的原始声音定位功能毕竟只是为了解决生活和生存的问题，定位精度非常有限。

现代工业化社会的生产生活中，很多场景的声源定位问题，人耳已经无法满足要求。

例如，道路上有车辆密集排队时，人耳无法区分是哪一辆汽车按喇叭；人耳也无法判断一台压缩机的啸叫声是轴承发出的，还是齿轮发出的；人耳更无办法区分百米高的风力发电机组哪一个叶片的风噪更大些。

人耳的声音定位功能
为了提高声源定位分辨力，需要借助技术手段。

常用的声源定位解决方案有麦克风阵列和声强探头。

可以近似认为，这两种声音定位解决方案和技术都是人耳声音定位机理的扩展，是仿生技术。

麦克风阵列模仿人类的两个耳朵，麦克风阵列使用几个到几千个麦克风，相当于人长了很多个耳朵，因此达到远远高于人耳的定位精度。

声强探头则可以简单认为是在模仿单个耳朵靠近声源听，用手包住耳廓使得耳朵少受远处声音的干扰，移动头部在被听物体附近移动以确定声源位置。

总之，噪声识别与声源定位技术是传感器、数据采集、信号处理等技术进步的综合应用，模拟人耳对声音的定位机理，实现比人耳更高的定位精度，更宽的频率范围，更大的声音强度大小范围。

声源定位技术的应用
声音，尤其是噪声和异响，通常意味着产品不合格、有故障、环境突发或
出乎意料。

要解决这些质量、故障、事故等问题，首先需要进行噪声检测，通过噪声源定位技术，确定产生这些问题的位置。

声源定位在很多行业都有应用需求，例如汽车、家电、航空航天等。

汽车的异响/噪声源定位
以汽车行业为例，汽车研发过程是一个逐渐适配优化的过程，当第一台样车上路行驶测试时，极有可能发出各种异响，例如，仪表盘材料不合格或固定方式欠佳，仪表盘在颠簸路段就有可能产生共振噪声（Rattle, Squeeze）；内饰和密封不好，发动机噪声或轮胎噪声就会泄露到车内，造成车内NVH （Noise, Vibration and Harshness）指标不符合研发设计目标；底盘或动力系统，工作过程中也可能产生摩擦（Rub and Buzz）、敲击等异响。

汽车车内空间比较狭小，噪声源位置又是四面八方都有可能，靠人耳和经验已经无法精确定位噪声源位置，这时就需要专业的声学照相机仪器，对声音进行可视化，从而直观快速地确定噪声源位置。

和汽车行业类似，需要使用声学照相机的行业还有很多，如家电、航空航天、消费电子、重型装备等。

简单来讲，只要产品里有能动或发声的部件，如风扇、轴承、喇叭等，声源定位技术的应用就很重要。

在这类产品的研发过程中，使用声学照相机能够大大提高工作效率，快速定位噪声源或异响位置，从而帮助工程师快速有针对性地解决问题。

声源定位技术应用的另外一个分支，是对语音或其他声音方位和位置的定位。

例如，安防机器人、服务机器人、远程会议系统，在工作过程中，需要对声音进行响应。

安防机器人听到某个方向的声音比较大时，需要将摄像头对准该方向进行录像；服务机器人需要确定说话人的方位，以便面对服务对象进行
对话；远程会议系统需要确定参会发言者位置，以便控制摄像头对发言者进行特写，将其近景视频传输至远程端，达到更好的直播效果。

声源定位技术用于机器人行业
声源定位系统在军工领域也有很多应用。

例如，根据子弹飞行声音，可以定位狙击手位置；根据炮弹爆炸声音，可以确定炮弹落点坐标；潜艇和军舰使用声呐，根据敌方舰艇或武器在水中发出的声音，定位目标位置和轨迹。