1. 研究目的与意义

随着科学技术的不断发展，智能家居真正的迎来了“智能化”。在智能化的基础上，生活质量的要求得到了前所未有的提高，应用也日趋广泛，其中智能语音助手正在成为智能家居的主流方向。

建筑智能化的概念起源于二十世纪八十年代，当时在美国的康涅狄格州哈特福特市一栋旧金融大厦被改造，并定位它为“都市办公大楼”（city place building）。承包了该楼空调、电梯及防灾设备建设的联合技术建筑系统公司（united technologies building system co.）同时将计算机和通信设施连接，向大楼中的其他住户提供计算机和通信服务。于是这座大楼被誉为世界上第一座智能大楼。

语音助手解放了我们的双手，提高了人机交互体验，成为一种全新的交互方式。它最初设计在手机上时，效果和实用性并没有预期的那么高，。但是语音助手在智能家居领域找到了全新的出路，也就是智能音响，在实现传统音响功能之余能够实现通过语音的家居控制，这在交互界面上也是个革命性的突破。本来因为麻烦的操作方式如鼠标，键盘，触控屏等，智能家居一直处于一个不温不火的状态，但是通过和语音助手的结合，可以说是相得益彰。

2. 研究内容和预期目标

课题主要研究语音采集和定位系统的硬件设计和定位算法。硬件上通过嵌入式系统来实现，会采用麦克风阵列进行语音采集，用嵌入式处理器进行分析运算并将其通过指向灯、数字、图形等方式表现出来。算法上会研究基于最大输出功率的可控波束形成声源定位技术（Beamforming算法），基于高分辨率谱估计的定位技术和基于到达时间差的定位技术（TDOA）。通过对多种技术的比较和研究，选择最合适的方法。

预期目标是能够对声源进行采集和降噪，用嵌入式系统对信号进行采样和处理，计算出声信号的方位，然后将其通过指向灯、数字、图形等方式表现出来。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用的研究方法是将理论和实践相结合, 部分与整体相结合的综合方法。首先在理论上做到逻辑清晰, 有理有据, 每一个部分的知识点都要得到正确的证明。然后是实践部分, 实践部分先描述一个大概的软硬件框架, 然后依次完成硬件的构造和软件程序的编写。

课题的步骤如下：

a.了解语音采集和定位技术发展的背景和意义；

4. 参考文献

[1]genescà m, romeu j, arcos r, et al. measurement ofaircraft noise in a high background noise environment using a microphonearray[j]. transportation research part d transport environment, 2013,18(1):70-77.

[2]kumatani k, mcdonough j, raj b. microphone arrayprocessing for distant speech recognition: from close-talking microphones tofar-field sensors[j].signal processing magazine ieee, 2012, 29(6):127-140.

5. 计划与进度安排

2022年1月5日-2022年3月1日:有针对性的学习课题相关资料,学习相关学科的基础知识，学习实验所需软硬件的相关知识。

2022年3月2日-2022年3月20日:设定实验方案，采集实验数据。

2022年3月21日-2022年4月25日:进一步理论分析，进行实验，开发相关软硬件系统。