[發明專利]一種基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法

在審

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

本發明公開了一種基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法，首先對一段聲音信號X(t)進行分幀處理，得到一幀聲音信號X_w(t)；對X_w(t)分解為兩個具有旋轉不變特性子陣，第一子陣信號X_w1(t)和第二子陣信號X_w2(t)，并計算數據協方差矩陣R；接著對數據協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；接著利用信號子空間得到含有目標信號方向位置的旋轉關系不變矩陣Ψ；接著對旋轉關系不變矩陣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；最后在獲得了每一幀的聲源位置參數后，消除這些參數中的不可靠數據，獲得一個最優的樣本集合然后擬合出精確的位置參數。本發明可以得到更為準確的定位參數。

技術領域

本發明屬于聲源定位技術領域，涉及一種聲源定位方法，具體涉及一種基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法。

背景技術

基于麥克風陣列聲學模型，聲音信號的波達方向(DOA)可以由公式X(t)＝AS(t)+N(t)獲得。其中A為信號的陣列流形，S(t)為目標信號，N(t)為噪聲信號。ESPRIT算法假設噪聲信號N(t)為與目標信號不相干的高斯噪聲，而實際情況中由于傳播環境的復雜性，接收信號中是有相干信號源存在的，包括同頻干擾和由于背景物體反射導致的多徑傳播信號，此時會造成ESPRIT算法的準確度下降。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法，通過該方法能夠定位參數的擬合效果更好，提高ESPRIT定位算法的準確度與魯棒性。

本發明所采用的技術方案是：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)，并計算數據協方差矩陣R；

步驟3：對數據協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關系不變矩陣

步驟5：對旋轉關系不變矩陣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；

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

本發明降低了相干信源對定位的影響。通過RANSAC算法去掉定位過程中由于噪聲產生的不可靠點，使得定位參數的擬合效果更好，提高ESPRIT定位算法的準確度與魯棒性。

附圖說明

圖1為本發明實施例的流程圖；

圖2為本發明實施例的實驗結果對比圖。

具體實施方式

為了便于本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

請見圖1，本發明提供的一種基于RANSAC的ESPRIT聲源定位方法，包括以下步驟：