[發明專利]一種應用于多聲源環境的分頻定位方法

有效

• 申請號: 201810004440.2
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108375763B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 曲天書;吳璽宏;高山
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01S11/14
• 分類號: G01S11/14
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

1.一種應用于多聲源環境的分頻定位方法，其步驟包括：

1)測量不同聲源位置到麥克風陣列的傳遞函數；然后利用麥克風陣列的傳遞函數，得到空間中各個方向、不同頻段的方向矢量；

2)對麥克風陣列記錄時刻n時的空間信號進行分帶處理，得到多個掃描頻段的信號；對于第i個掃描頻段f_i，記其對應的信號為X(n，f_i)；計算頻段f_i對應的各個通道的協方差，得到頻段f_i的協方差矩陣；

3)對每一掃描頻段對應的協方差矩陣進行特征值分解，得到一組相互正交的特征值和與之對應的特征向量；將最大特征值對應的特征向量作為信號空間，其余特征向量對應噪聲空間；根據噪聲空間對應的特征值的大小，估計噪聲方差的大小；

4)根據信號空間對應的特征值和所述噪聲方差，估計每一掃描頻段的信號能量；其中，第i個頻段f_i中的信號能量E(f_i)；然后使用頻段f_i對應的噪聲空間特征向量E_n(f_i)和頻段f_i對應的方向矢量a(θ，f_i)，計算頻段f_i的空間譜P(θ，f_i)；其中，θ為信號方向；

5)用各掃描頻段的信號能量為對應空間譜的權重，對各掃描頻段的空間譜進行加權，得到定位結果。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方向矢量其中，α_M為所述麥克風陣列中通道M的信號強度，代表通道M上方位為θ的相位。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用公式計算不同方位θ對應的空間譜P(θ，f_i)，將P(θ，f_i)最大值對應的方位θ作為掃描頻段f_i中信號源方向的估值。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，利用公式對各掃描頻段的空間譜P(θ，f_i)進行加權，計算不同方位θ對應的定位結果P_FW-MUSIC(θ)；將P_FW-MUSIC(θ)最大值對應的θ作為信號方向。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第i個掃描頻段f_i中的信號能量E(f_i)＝λ₁-σ²；σ²為頻段f_i對應的所述噪聲方差，λ₁為頻段f_i的信號空間對應的特征值。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，利用廣義特征值分解法，對協方差矩陣進行特征值分解，得到一組相互正交的特征值和與之對應的特征向量。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，同一時刻n，每個所述掃描頻段中至多存在一個聲源。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，不同聲源的信號之間不存在相關性、各聲源的聲場為遠場；空間中的噪聲為無指向性高斯白噪聲。

9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述麥克風陣列中的麥克風均勻擺放在散射體球的圓周上，根據散射體對聲波的反射和衍射特性，測量不同聲源位置到麥克風陣列的傳遞函數。