[發(fā)明專利]一種基于微型麥克風(fēng)陣列的聲源方位識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710034312.8
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106886010B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李妍文;陳華偉;晏燕;宋宮琨琨
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01S5/20
• 分類號: G01S5/20;G01S5/22
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種基于微型麥克風(fēng)陣列的聲源方位識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據(jù)四陣元差分陣列求聲強(qiáng)方法，計(jì)算各個(gè)方向上每個(gè)時(shí)頻點(diǎn)的聲強(qiáng)分量，并在每個(gè)時(shí)頻點(diǎn)分別對聲強(qiáng)分量進(jìn)行相位變換加權(quán)處理；

所述四陣元差分陣列包含1、2、3、4號麥克風(fēng)，1、2、3、4號麥克風(fēng)位于同一圓周上且按逆時(shí)針方向排列，以4個(gè)麥克風(fēng)所在圓周的圓心作為原點(diǎn)、以相對2個(gè)麥克風(fēng)所在直線作為坐標(biāo)軸，建立平面直角坐標(biāo)系，1、2、3、4號麥克風(fēng)依次位于x軸正方向、y軸正方向、x軸負(fù)方向、y軸負(fù)方向；

采用下式計(jì)算各方向上的每個(gè)時(shí)頻點(diǎn)經(jīng)相位變換加權(quán)處理的聲強(qiáng)分量：

上式中，I_ox-PHAT(w,t)為坐標(biāo)原點(diǎn)處聲強(qiáng)在x軸方向上每個(gè)時(shí)頻點(diǎn)進(jìn)行相位變換加權(quán)后的分量，I_oy-PHAT(w,t)為坐標(biāo)原點(diǎn)處聲強(qiáng)在y軸方向上每個(gè)時(shí)頻點(diǎn)進(jìn)行相位變換加權(quán)后的分量，P_o(w,t)為陣列中心處聲壓的短時(shí)傅里葉變換，P_i(w,t)為i號麥克風(fēng)處聲壓的短時(shí)傅里葉變換，i＝1,2,3,4，(ω,t)表示時(shí)頻點(diǎn)，j為虛數(shù)單位，*表示共軛變換；

(2)對經(jīng)相位變換加權(quán)處理的各時(shí)頻點(diǎn)的聲強(qiáng)分量進(jìn)行求和平均運(yùn)算，并對求和平均后的聲強(qiáng)分量做歸一化處理；

(3)根據(jù)三陣元正交陣的聲強(qiáng)特性，按照步驟(1)-(2)，獲取四陣元差分陣列中各子陣列的聲強(qiáng)分量；

(4)經(jīng)步驟(2)、(3)得到的聲強(qiáng)分量構(gòu)成特征向量，采用最小二乘支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練和測試，求解出聲源方位角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于微型麥克風(fēng)陣列的聲源方位識別方法，其特征在于：在步驟(2)中，采用下式對各時(shí)頻點(diǎn)的聲強(qiáng)分量進(jìn)行求和平均運(yùn)算：

上式中，I_x(0)為x軸方向上的平均復(fù)聲強(qiáng)，I_y(π/2)為y軸方向上的平均復(fù)聲強(qiáng)，I_ox-PHAT(w_n,t_b)為坐標(biāo)原點(diǎn)處聲強(qiáng)在x軸方向上第b幀、第n個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行相位變換加權(quán)的分量，I_oy-PHAT(w_n,t_b)為坐標(biāo)原點(diǎn)處聲強(qiáng)在y軸方向上第b幀、第n個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行相位變換加權(quán)的分量，Re{·}表示取實(shí)部運(yùn)算，∑·表示求和運(yùn)算。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于微型麥克風(fēng)陣列的聲源方位識別方法，其特征在于：在步驟(2)中，采用下式對求和平均后的聲強(qiáng)分量進(jìn)行歸一化處理：

上式中，為歸一化后的x軸方向聲強(qiáng)分量，為歸一化后的y軸方向的聲強(qiáng)分量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于微型麥克風(fēng)陣列的聲源方位識別方法，其特征在于：在步驟(3)中，四陣元差分陣列中任意3個(gè)麥克風(fēng)構(gòu)成1個(gè)子陣列，共有4個(gè)子陣列；根據(jù)三陣元正交陣的聲強(qiáng)特性，獲取四陣元差分陣列中4個(gè)子陣列的聲強(qiáng)其中，為以3號麥克風(fēng)為原點(diǎn)將x軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向上歸一化后的聲強(qiáng)，為以3號麥克風(fēng)為原點(diǎn)將x軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向上歸一化后的聲強(qiáng)，為以1號麥克風(fēng)為原點(diǎn)將x軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向上歸一化后的聲強(qiáng)，為以1號麥克風(fēng)為原點(diǎn)將x軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向上歸一化后的聲強(qiáng)，表示以2號麥克風(fēng)為原點(diǎn)將y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向上歸一化后的聲強(qiáng)，表示以2號麥克風(fēng)為原點(diǎn)將y軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向上歸一化后的聲強(qiáng)，表示以4號麥克風(fēng)為原點(diǎn)將y軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向上歸一化后的聲強(qiáng)，表示以4號麥克風(fēng)為原點(diǎn)將y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向上歸一化后的聲強(qiáng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于微型麥克風(fēng)陣列的聲源方位識別方法，其特征在于：在步驟(4)中，經(jīng)步驟(2)、(3)得到的聲強(qiáng)分量構(gòu)成特征向量Γ：

上式中，[·]^T表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算。