[發(fā)明專利]一種基于多個麥克風陣列的噪聲源定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110394976.1
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113126028B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 楊愷;管龍騰;何將贏;蘇克瑋
• 申請（專利權）人: 上海盈蓓德智能科技有限公司;盈蓓德（南通）智能科技有限公司
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙) 42247
• 代理人: 陳凱

1.一種基于多個麥克風陣列的噪聲源定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：選取M個麥克風傳感器構建環(huán)形麥克風陣列，設置一麥克風傳感器作為參考麥克風傳感器，以該參考麥克風傳感器建立陣列坐標系，其余M—1個麥克風傳感器環(huán)繞參考麥克風傳感器設置；在艙室內設置D個聲源，MD；

S2：獲取D個聲源到各麥克風傳感器的相對傳遞函數，并構建環(huán)形麥克風陣列的陣列流型矩陣；

S3：根據各麥克風傳感器在陣列坐標系中的已知的坐標向量、D個聲源到參考麥克風傳感器的直線距離，以及上一步驟中得到的陣列流型矩陣，進一步引入聲源與參考麥克風傳感器的直線距離、聲源相對于參考麥克風傳感器的方位角和聲源頻率構建陣列流型近場模型；

S4：針對已構建的陣列流型近場模型，采用MUSIC算法估算各聲源相對于參考麥克風傳感器的方位角；

S5：獲取聲源相對于該參考麥克風傳感器的方位角后，進一步在艙室內形成兩個以上相同的環(huán)形麥克風陣列，采用MUSIC算法估算聲源相對于其他環(huán)形麥克風陣列相對于參考麥克風傳感器的方位角，求解聲源到各環(huán)形麥克風陣列中心的直線距離；

所述選取M個麥克風傳感器構建環(huán)形麥克風陣列并建立陣列坐標系，是以參考麥克風傳感器為圓心，其余麥克風傳感器均勻分布在半徑R的圓周上；以參考麥克風傳感器為原點，其指向圓周上某一麥克風傳感器的方向為Z軸方向，圓周所在平面內設置一經過參考麥克風傳感器并與Z軸垂直的X軸；垂直圓周所在平面的方向為Y軸，建立陣列坐標系；

所述步驟S2中獲取若干個聲源到各麥克風傳感器的相對傳遞函數，構建環(huán)形麥克風陣列的陣列流型矩陣，是令參考麥克風傳感器在陣列坐標系的坐標為(0，0，0)，環(huán)繞參考麥克風傳感器的第i個麥克風在陣列坐標系的空間坐標(x_pi，y_pi，z_pi)；第j個聲源在麥克風陣列坐標系下的空間坐標S_j為(x_sj，y_sj，z_sj)；第j個聲源與第i個麥克風傳感器的距離r_ij為：令第j個聲源的聲源強度為Q_j，第i個麥克風傳感器收到的第j個聲源的聲壓為式中I為單位虛數，f為聲源頻率，ρ是空氣密度，c為空氣中的聲速，t表示時間；令上式改寫為對于參考麥克風傳感器第j個聲源的聲壓為令Γ_ij(f)為第j個聲源的聲源頻率f到第i個麥克風傳感器的相對傳遞函數，Γ_1j(f)＝1，利用Γ_ij(f)對P_ij(t，f)進行轉換；

D個聲源同時發(fā)聲時，令第i個麥克風傳感器收到的聲壓信號為X_i(t，f)exp(I2πft)；X_i(t，f)是用復數形式表示的時間t、聲源頻率f處的第i個麥克風傳感器的幅值和相位，通過對聲壓時域信號進行短時傅里葉變換得到：A_i(f)＝[Γ_i1(f)…Γ_iD(f)]；其中β為麥克風傳感器的信號調理放大系數；n_i(t，f)exp(2πft)為麥克風傳感器的噪聲，A_i(f)是D個聲源到達第i個麥克風傳感器的陣列流型向量；

對于所有M個麥克風傳感器，對應的存在：

其中A(t，f)為陣列流型矩陣，N(t，f)為麥克風傳感器噪聲向量，Γ₁₁(f)，...，Γ_1D(f)，...，Γ_M1(f)，...，Γ_MD(f)表示各聲源的聲源頻率f分別到各麥克風傳感器的相對傳遞函數。