[發明專利]一種基于壓縮傳感器的助聽器聲源定位方法

無效

• 申請號: 201110092816.8
• 申請日: 2011-04-14
• 公開（公告）號: CN102736064A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 趙力;梁瑞宇;鄒采榮;奚吉;王青云;王開;陳存寶;余華;張毅鋒
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S5/20
• 分類號: G01S5/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域：

本發明涉及一種數字助聽器聲源定位方法。?

背景技術：

基于傳感器陣列的聲源定位應用非常廣泛，如：無線通信，電子鼻，聲壓測量和地震探測等，聲源定位方面的研究也非常多。傳統的基于傳感器陣列的聲源定位技術分為基于最大輸出功率的可控波束形成法、高分辨率譜估計法和到達時間差(Time?Difference?Of?Arrival，TDOA)的聲源定位法。基于最大可控響應功率的波束形成方法是早期的一種定位方法，但是其理論和實際的性能差異很大，而且依賴于聲源信號的頻譜特性。基于子空間技術的聲源定位算法來源于現代高分辨譜估計技術，具有較高的空間分辨率，但是在噪聲和混響嚴重的情況下，定位效果不佳。基于時延估計的方法運算量相對較小，實時性較好，但用于多聲源定位時，性能嚴重下降。當在陣列間距足夠大，陣元足夠多的情況下，不同麥克風陣元接收到的信號差異大，定位的參數(如TDOA)比較容易獲得，上述傳統方法都容易達到較高的定位精度。可是，實際應用中，麥克風陣列的尺寸有嚴格的限制，如智能的聽力設備。由于聲源傳播的物理特性本身的限制，陣元間間隔越小，有效的定位參數越小，對于間隔1mm的陣元，如果要獲得8位分辨率的TDOA，就要求采樣頻率至少為100MHz。采樣頻率越高意味著要實時處理的數據越多，實時性越差，而且頻率越高，功耗越大，也越容易受電路噪聲影響。為了克服這些缺點，文獻基于米亞棕蠅的生態原型提出基于梯度流的聲源定位技術，通過差分麥克風記錄數據，利用最小均方差技術來評估聲源位置。文獻提出將聲源定位算法集成在∑Δ調制模塊中，精度可以達到5°。但是上述研究主要是一種仿生聲定位結構的實現，而不是基于傳統的麥克風陣列。?

在微麥克風陣列聲源定位系統中，任何聲源都位于遠場聲源定位模型中，聲源可認為是一個點源，同時聲源的數目有限，聲源位置與定位空間相比是稀疏的。因此，有些學者提出基于稀疏信號重構的聲源定位方法。近年來新興的CS理論是采樣與壓縮相結合的新技術，可用最少的觀測次數來采樣信號，但是可以高概率來恢復稀疏信號。有的文獻采用一個參考陣元加多個壓縮陣元的方式，參考陣元進行奈奎斯特采樣，并作為定位的基準節點，因此定位性能完全取決于參考陣元的性能。?

針對陣元間隔小時，數據采集量大的問題，本文基于差分麥克風陣列，模仿奧米亞棕蠅聽覺系統在耦合作用下的振幅差異性來構建信號模型。而且采用聯合多通道CS來采樣數據，不需要參考陣元，并以信號幀平均值作為采集輸入信號，大大減低了計算量。信號模型建立后，利用自適應次梯度投影算法來重構聲源位置信號，然后評估重構信號的能量峰值位置，從而獲得多聲源位置。本算法的模型建立和信號重構算法都有一定的噪聲抑制性，同時采用差分信號模型，避免了復數運算，提高了計算效率，實用性較強。?

發明內容

本發明的所要解決的是噪聲和回響情況下，聲源定位困難的問題，在獲得精確定位同時，維持算法的低計算量。?

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：?

(1)采用位于同一平面的全向型麥克風方陣采集聲源信號f_m(t)∈R^l，m＝1，2，...，8，l為語音信號f_m(t)的長度。?

(2)獲得信號的差分模型：?