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基于传声器阵列的目标波达方向(DOA)估计是无线传感器网络的研究和应用热点,是进一步实现对目标的定位和实时追踪的先决技术。尤其是在军事和安防领域,传声器阵列因其隐蔽性好、抗干扰能力强、功耗小等优点,适用于如战场、丛林等环境特殊、广域无人区域的监控。然而,随着数字战场、智能安防等对大规模、高密度信息获取需求的提出,如何设计实现高精度测向、低功耗、低成本且适合于长期自主稳定工作的实时传声器阵列系统,面临新的挑战。针对上述问题,本文利用现有非实时传声器阵列系统对已有算法进行实验验证,并从算法和系统层面提出了实时传声器阵列系统的实现思路：分别为降低DOA估计算法复杂度、高性能实时系统实现以及将DOA估计算法放在后台融合中心处理。主体工作主要分为以下四个部分：1)研究并验证了高精度DOA估计算法：AML (Approximated Maximum Likelihood),利用已有非实时传声器阵列系统Voxnet,对AML算法实用性进行了系统的研究验证。实验证明了即使在信噪比较低的环境下,AML算法仍然能保持较高的DOA估计性能和多元目标信号分离性能；并进一步利用多个阵列节点,验证了声源目标定位的性能；最后提出了实时传声器阵列系统的实现思路。2)从降低DOA估计算法复杂度出发,提出了改进的正则化正交匹配追踪DOA估计算法(TROMPDOA),通过一系列仿真证明了,在算法复杂度接近甚至要优于原有贪婪类算法(OMPDOA)的情况下,TROMPDOA的估计性能和算法稳定性要优于OMPDOA.最后通过实验验证,证明了TROMPDOA在当前实际系统应用中的DOA估计性能。3)设计并实现了一套基于ARM+FPGA+DSP架构的高性能传声器阵列系统,该系统平台被应用于19元传声器阵列的信号采集、本地实时处理以及结果的实时传输；外场实验中,利用上述19元传声器阵列系统对低空目标(飞机、无人机等)实现DOA实时估计。4)针对高性能传声器阵列系统的阵型固定,不易扩展,功耗及成本高等缺点,以及非实时传声器阵列系统的局限性,提出了虚拟实时传声器阵列系统构想,通过压缩采样将原始信号高保真地实时传输到后台融合中心进行DOA估计处理。