[發(fā)明專利]一種基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810486052.2
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108680900A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設計）人: 徐正勤;伍世虔;張俊勇;鄒謎;張琴
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01S5/18
• 分類號: G01S5/18;G10L21/0208
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一種基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對一段聲音信號X(t)通過窗函數(shù)w(t)進行分幀處理X_w(t)＝X(t)*w(t)，得到一幀聲音信號X_w(t)；

步驟2：對X_w(t)分解為兩個具有旋轉(zhuǎn)不變特性的子陣信號，其中第一子陣信號記為X_w1(t)，第二子陣信號記為X_w2(t)，并計算數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣R；

步驟3：對數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進行特征值分解，從而得到第一子陣的大特征矢量張成的信號子空間U_s1和第二子陣的大特征矢量張成的信號子空間U_s2；

步驟4：利用信號子空間得到含有目標信號方向位置的旋轉(zhuǎn)關(guān)系不變矩陣

步驟5：對旋轉(zhuǎn)關(guān)系不變矩陣Ψ進行特征值分解得到K個特征值，對應K個信號的位置參數(shù)；

步驟6：在獲得了每一幀的聲源位置參數(shù)后，利用RANSAC算法消除這些參數(shù)中的不可靠數(shù)據(jù)，獲得一個最優(yōu)的樣本集合然后擬合出精確的位置參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法，其特征在于，X_w1(t)和X_w2(t)之間的關(guān)系為：

數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣R為：

R＝E[X_w(t)X_w(t)^H] (2)

對數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣進行特征值分解得到兩個數(shù)據(jù)矩陣的信號子空間U_s1和U_s2：

式中，U_s為大特征值對應的特征矢量張成的信號子空間，∑_s為包含大特征值的特征值對角矩陣，U_N為小特征值對應的特征矢量張成的噪聲子空間，∑_N為包含小特征值對應的特征值對角矩陣；

計算旋轉(zhuǎn)關(guān)系不變矩陣Ψ：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法，其特征在于，步驟6中所述RANSAC算法，包括以下子步驟：

步驟6.1：選擇N幀定位參數(shù)作為RANSAC迭代的點集V；

步驟6.2：在V中隨機抽取n個值擬合出一個初步的聲源入射角度而剩下的N-n個入射角度為θ_i；

步驟6.3：假設誤差閾值為ε，定義一個一致性集合V_k，將的θ_i放入一致性集合，并記錄V_k中的數(shù)據(jù)個數(shù)；

步驟6.4：假設V_k中的數(shù)據(jù)個數(shù)與V中的數(shù)據(jù)個數(shù)的比值為本次計算的正確率δ_k，當δ_k小于預設的模型正確率δ時，重復執(zhí)行步驟6.2和步驟6.3；如果當δ_k大于預設的模型正確率δ時，將該一致性集合V_k的作為最優(yōu)解；

步驟6.5：當步驟6.4中獲得了最大一致性集合V_k后，利用最小二乘法對該集合進行擬合求出最優(yōu)解。