在当前科技领域，机器人作为智能化的活跃因子，其智能化水平的提升以及与人类友好交互的实现，成为未来发展的主要趋势。人与外界环境的感知和交互，听觉是一个关键功能。听觉不仅具有全向性，而且能在黑暗或有障碍物遮挡的环境下进行定位，因此，基于听觉感知与定位的智能机器人技术受到了广泛关注，并迅速发展。听觉定位技术在机器人领域的应用前景非常广阔，它使机器人能够在提供服务时定位说话者，跟踪声源轨迹，从而提高人机交互的智能性。
对于机器人声源定位技术的研究，存在一些挑战，如定位精度不理想和实时性不佳等问题。本研究针对这些问题，提出了一种基于正四棱锥结构的机器人声源定位系统。该系统采用时间延迟估计（TDE）方法，并提出了时延值的快速搜索策略。研究者推导了该结构的基于信号时延的时空映射关系，从而建立声源目标位置的几何计算模型。通过依据正四棱锥结构特点及冗余的时延值对值域划分，缩小了求解范围，并运用迭代算法得到声源的位置坐标。此外，通过双重筛选机制剔除了错误的定位结果，从而在实验中证明了该结构及定位算法在提高系统定位精度和实时性能方面的有效性。
具体而言，该声源定位系统首先运用时间延迟估计方法，并结合基于交叉功率谱相位的算法以及时延值的快速搜索策略，来估计时间延迟差异。系统进一步推导出了基于时间空间映射关系的几何方程，用以计算声源位置。为了快速解方程，系统将多麦克风阵列空间划分为多个子空间，根据正四棱锥结构的特点和冗余的时延值来缩小解的范围，进而引入牛顿迭代算法求解方程。该算法通过双重筛选机制，有效剔除了错误的定位结果，最终得到准确的声源位置坐标。
通过这一系列的研究和实验，该声源定位系统展示了在机器人应用中对声源定位需求的有效满足。它能够提高定位精度和实时性能，为机器人提供更加智能化的声音交互功能。这项研究不仅推动了机器人技术的进步，也为相关的应用领域，例如智能监控、语音识别和互动系统等提供了有力的技术支持。通过这些技术的应用，未来机器人在为人类提供服务的同时，能够更加准确地理解和响应人类的语音指令，从而提升整个系统的互动体验和效率。
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