[發(fā)明專利]一種聲陣列構(gòu)型及聲源定位方法、系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110503825.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113296056B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉雙凌;朱明;彭功偉;陳燕哲;楊蘆慧;張雙秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/20
• 分類號(hào): G01S5/20;G06F17/16
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 夏倩

1.一種聲陣列構(gòu)型，其特征在于，包括：分布在xoy平面上的多個(gè)陣元；其中，分布在X軸、和Y軸上的陣元均為一維稀疏嵌套陣列；對(duì)X軸上的每個(gè)陣元做關(guān)于Y軸平行線，對(duì)Y軸上的每個(gè)陣元做關(guān)于X軸平行線，其余陣元分布在平行線的交點(diǎn)處；

所述一維稀疏嵌套陣列包括3個(gè)以上均勻線陣，并且滿足以下條件：

孔徑至少為差分相關(guān)陣列為均勻線陣、差分相關(guān)陣列的陣元間距小于或等于聲源波長(zhǎng)一半；其中N表示一維稀疏嵌套陣列中陣元的數(shù)目，/表示向下取整；所述差分相關(guān)陣列表示陣元間位置差的集合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲陣列構(gòu)型，其特征在于，一維稀疏嵌套陣列為超級(jí)嵌套陣列、增強(qiáng)嵌套陣列、擴(kuò)展嵌套陣列或最大間距約束陣列。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲陣列構(gòu)型，其特征在于，孔徑大于

4.一種基于權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述聲陣列構(gòu)型的聲源定位方法，其特征在于，包括：

S1.確定聲源數(shù)；

S2.將虛擬矩形陣列前W-1行作為第一子陣Z₁，后W-1行作為第二子陣Z₂，計(jì)算第一子陣和第二子陣的自相關(guān)矩陣和互相關(guān)矩陣/虛擬矩形陣列是與聲陣列構(gòu)型具有相同孔徑的均勻矩形陣列；W為虛擬矩形陣列的寬；自相關(guān)矩陣/為：

為協(xié)方差矩陣中的元素，集合M(m₁,m₂)為包含所有位置差為(m₁,m₂)的陣列對(duì)((x₁,y₁),(x₂,y₂))，(x,y)表示麥克風(fēng)位置，S為陣列中每個(gè)陣元的坐標(biāo)集合，S_diff為陣列的差分相關(guān)陣列的集合；

互相關(guān)矩陣為：

/

S3.對(duì)自相關(guān)矩陣進(jìn)行特征分解，對(duì)特征值中(W-1)L-K個(gè)較小的特征值取平均得到噪聲功率；K為聲源數(shù)，L為虛擬矩形陣列的長(zhǎng)；

S4.根據(jù)噪聲功率去除自相關(guān)矩陣和互相關(guān)矩陣/中的噪聲項(xiàng)，利用得到的矩陣構(gòu)建特征矩陣，對(duì)特征矩陣進(jìn)行特征分解得到每個(gè)聲源的方位角。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聲源定位方法，其特征在于，特征矩陣為：

為互相關(guān)矩陣/去除噪聲項(xiàng)后得到的矩陣，μ_i、v_i分別為/進(jìn)行特征分解得到的特征值和特征向量，i＝1、2…(W-1)L。

6.一種聲源定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述聲陣列構(gòu)型、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和處理器；

所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)可執(zhí)行指令；

所述處理器用于讀取所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)的可執(zhí)行指令，執(zhí)行權(quán)利要求4或5所述的聲源定位方法。