[實用新型]公路聲源定位控制系統

無效

• 申請號: 200720191645.3
• 申請日: 2007-11-12
• 公開（公告）號: CN201166703Y
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 張長江;陳會羽
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G01S5/18
• 分類號: G01S5/18
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 胡根良

技術領域

本實用新型涉及一種定位控制系統，特別是一種公路聲源定位控制系統。

背景技術

現有的聲源定位技術基本上可以分為三類，首先是基于最大輸出功率的可控波束形成技術，它的基本思想就是將各陣元采集來的信號進行加權求和形成波束，通過搜索聲源的可能位置來引導該波束，修改權值使得傳聲器陣列的輸出信號功率最大。在傳統的簡單波束形成器中，權值取決于各陣元上信號的相位延遲，同時相位延遲和聲達時間延遲DOA有關，因此叫作延時求和波束形成器。后來出現的一些更復雜的波束形成系統中，在進行時間校正的同時，還對信號進行了濾波，根據不同的濾波器形成了不同的算法。其次就是高分辨率譜估計技術，這類的聲源定位技術基于高分辨率的譜估計算法，其中包括了自回歸AR模型、最小方差譜估計(MV)和特征值分解方法(如Music算法)等，所有這些方法都通過獲取了傳聲器陣列的信號來計算空間譜的相關矩陣。這時如果所需的矩陣未知，則必須通過已得到的數據進行估計，這就要求空間中的聲源或噪聲必須平穩時不變的，但這對于語音信號來說，這種實際的聲學環境很難實現；同時，基于高分辨率的譜估計聲源定位還有很多的假設條件，這對一個實時實現的系統來說也不可能；而且在計算中，這種譜估計方法的運算量很大，還很容易導致定位不準確，因而在現代的聲源定位系統中很少采用。最后就是基于聲達時間差TDOA的定位技術，這類聲源定位方法一般分為2個步驟進行：先進行聲達時間差估計，并從中獲取傳聲器陣列中陣元間的聲延遲TDOA，再利用獲取的聲達時間差，結合已知的傳聲器陣列的空間位置進一步定出聲源的位置。這種方法的計算量一般比前一種要小，更利于實時處理，所以它在語音信號的聲源定位中占有很大的比重。

傳聲器陣列是指由一定的幾何結構排列而成的若干個傳聲器組成的陣列，它具有很強的空間選擇性，而且不需移動傳聲器就可獲取移動的聲源信號，同時它還可以在一定的范圍內實現聲源的自適應檢測、定位及跟蹤，這使得它在諸多領域有著廣泛的應用。傳聲器陣列聲源定位是指用傳聲器陣列拾取聲音信號，通過對多路聲音信號進行分析與處理，在空間域中定出一個或者多個聲源的平面或空間坐標，即得到聲源的位置。同時由于它涉及到陣列信號處理、數字信號處理、模式識別和數據融合等多方面的理論知識，因而成為語音信號處理中難度大，且具有挑戰性的研究課題。

駐極體傳聲器是利用駐極體材料制作的電容傳聲器，音質接近電容式，無需極化電壓，前置放大器使用低噪聲場效應管，由電池供電。這種傳聲器結構簡單，電聲性能好，體積小，耐振動，價格較低，有較廣泛的應用。

地面上的車輛對于本專利中的聲源定位控制系統來說可以看成點目標，其有三個自由度。所以，對目標進行定位，至少需要四個陣元組成的傳聲器陣列，由于十字陣具有分維特性，且陣列冗余度小，因此，十字陣是較為合適的陣列。

平面四元十字陣，方位角誤差和俯仰角誤差不僅與時延估計誤差有關，而且與方位角和俯仰角的大小也密切相關。這說明平面四元十字陣的空間定向精度分布是不均勻的，即定向精度與聲源距基陣的距離和航向均有關，這一點嚴重影響平面四元十字陣的實用性。在一定的方位角時，平面四元十字陣的方位角定向誤差隨著俯仰角的增大而減小；俯仰角定向誤差隨著俯仰角的增大而增大。因此利用平面四元十字陣定向聲源時會產生俯仰角估計不理想的問題。原因是：實驗中目標總是處在大俯仰角的遠場情況，而此時的俯仰角估計誤差較大，很難得到一個穩定值。作為聲學監視系統，探測的目標往往首先出現在大俯仰角的遠場，這就導致了平面四元十字陣在實用中的一大缺陷。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種可保證空間定位精度且定位快速簡便的公路聲源定位控制系統。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種公路聲源定位控制系統，包括傳聲器陣列，其特征在于：所述傳聲器陣列為五元五面體陣，五元五面體陣的定向誤差，不論是方位角還是俯仰角，都是隨著俯仰角的增大而減小，定向精度在大俯仰角的遠場情況要高于過頂時的小俯仰角情況，而被探測的目標往往首先出現在大俯仰角的遠場，有利于系統對目標的捕獲和定位。

作為本實用新型的改進，所述五元五面體陣是由平面四元十字陣和位于十字陣中心上方的一個陣元組成。