[發(fā)明專利]一種基于多個(gè)麥克風(fēng)陣列的噪聲源定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110394976.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113126028B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊愷;管龍騰;何將贏;蘇克瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）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(hào): G01S5/22
• 分類號(hào): G01S5/22
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42247
• 代理人: 陳凱

本發(fā)明提出了一種基于多個(gè)麥克風(fēng)陣列的噪聲源定位方法，其選取M個(gè)麥克風(fēng)傳感器構(gòu)建環(huán)形麥克風(fēng)陣列，設(shè)置一麥克風(fēng)傳感器作為參考麥克風(fēng)傳感器，以該參考麥克風(fēng)傳感器建立陣列坐標(biāo)系，其余M—1個(gè)麥克風(fēng)傳感器環(huán)繞參考麥克風(fēng)傳感器設(shè)置，并在艙室內(nèi)設(shè)置D個(gè)聲源；獲取D個(gè)聲源到各麥克風(fēng)傳感器的相對(duì)傳遞函數(shù)，并構(gòu)建環(huán)形麥克風(fēng)陣列的陣列流型矩陣；進(jìn)一步引入聲源與參考麥克風(fēng)傳感器的直線距離、聲源相對(duì)于參考麥克風(fēng)傳感器的方位角和聲源頻率構(gòu)建陣列流型近場(chǎng)模型；采用MUSIC算法估算各聲源相對(duì)于參考麥克風(fēng)傳感器的方位角；在艙室內(nèi)預(yù)設(shè)兩個(gè)以上相同的環(huán)形麥克風(fēng)陣列，估算聲源相對(duì)于每個(gè)環(huán)形麥克風(fēng)陣列相對(duì)于參考麥克風(fēng)傳感器的方位角，總體運(yùn)用最小二乘法求解聲源到各環(huán)形麥克風(fēng)陣列的距離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聲源定位領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多個(gè)麥克風(fēng)陣列的噪聲源定位方法。

背景技術(shù)

聲源定位在聲音信號(hào)的處理中處于非常重要的地位，廣泛應(yīng)用在諸如智能設(shè)備、視頻會(huì)議系統(tǒng)、違章抓拍或者故障診斷等方面，能夠自動(dòng)捕捉和對(duì)準(zhǔn)發(fā)聲對(duì)象。其通過(guò)對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行處理得到聲源到達(dá)麥克風(fēng)整列的波達(dá)方向，相比單個(gè)麥克風(fēng)傳感器，由多個(gè)麥克風(fēng)傳感器組成的麥克風(fēng)陣列在語(yǔ)音信號(hào)處理方面具有更好的優(yōu)勢(shì)，麥克風(fēng)陣列具有互補(bǔ)性，能更好的消除背景噪聲。在艙室內(nèi)，受環(huán)境限制，聲源到麥克風(fēng)陣列的距離較近，需要考慮聲音振幅隨距離變化的關(guān)系，而且現(xiàn)有方法對(duì)聲源具體位置的定位精度不高，影響了具體應(yīng)用的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種對(duì)聲源實(shí)際位置定位較精確、尤其適用于多個(gè)聲源的基于多個(gè)麥克風(fēng)陣列的噪聲源定位方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明提供了一種基于多個(gè)麥克風(fēng)陣列的噪聲源定位方法，包括以下步驟：

S1：選取M個(gè)麥克風(fēng)傳感器構(gòu)建環(huán)形麥克風(fēng)陣列，設(shè)置一麥克風(fēng)傳感器作為參考麥克風(fēng)傳感器，以該參考麥克風(fēng)傳感器建立陣列坐標(biāo)系，其余M—1個(gè)麥克風(fēng)傳感器環(huán)繞參考麥克風(fēng)傳感器設(shè)置；在艙室內(nèi)設(shè)置D個(gè)聲源，MD；

S2：獲取D個(gè)聲源到各麥克風(fēng)傳感器的相對(duì)傳遞函數(shù)，并構(gòu)建環(huán)形麥克風(fēng)陣列的陣列流型矩陣；

S3：根據(jù)各麥克風(fēng)傳感器在陣列坐標(biāo)系中的已知的坐標(biāo)向量、D個(gè)聲源到參考麥克風(fēng)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(jìn)一步引入聲源與參考麥克風(fēng)傳感器的直線距離、聲源相對(duì)于參考麥克風(fēng)傳感器的方位角和聲源頻率構(gòu)建陣列流型近場(chǎng)模型；

S4：針對(duì)已構(gòu)建的陣列流型近場(chǎng)模型，采用MUSIC算法估算各聲源相對(duì)于參考麥克風(fēng)傳感器的方位角；

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

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述選取M個(gè)麥克風(fēng)傳感器構(gòu)建環(huán)形麥克風(fēng)陣列并建立陣列坐標(biāo)系，是以參考麥克風(fēng)傳感器為圓心，其余麥克風(fēng)傳感器均勻分布在半徑R的圓周上；以參考麥克風(fēng)傳感器為原點(diǎn)，其指向圓周上某一麥克風(fēng)傳感器的方向?yàn)閆軸方向，圓周所在平面內(nèi)設(shè)置一經(jīng)過(guò)參考麥克風(fēng)傳感器并與Z軸垂直的X軸；垂直圓周所在平面的方向?yàn)閅軸，建立陣列坐標(biāo)系。