[发明专利]一种针对宽带声源的波达方向估计方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及目标测向技术领域，特别涉及一种针对宽带声源的波达方向估计方法及其装置。

背景技术

目标测向在声呐、雷达、导航及无线传感器网络等领域都有重要的应用。而传感器阵列是目标测向的主要方式。

在目标测向技术中，一个重要技术问题是如何对宽带声源进行定位。对于这方面已经有很多的算法。宽带MUSIC算法是先将宽带信号通过傅里叶变换到频域上，然后对每个频带用窄带的MUSIC法处理，最后将各个频带的结果综合得到声源的方向估计。即非相干子空间方法(ISM，Incoherent Sub-space Method)。这类方法运算量小，但精度差，并且只能处理非相干信号；最大似然(ML，Maximum Likelihood)估计算法为代表的拟合类算法，以其良好的渐进性，灵活的适用性，可低的计算复杂度，得到了广泛关注。针对宽带信号，Yao Kung教授等人提出了针对宽带声源的AML(Approximated Maximum Likelihood)波达方向估计算法。这类算法精度高，能处理相干信号，但运算量很大。同时，对于相干信号源还可以用聚焦矩阵的方法处理。首先需要利用低复杂度算法对声源方向进行一个预估，通过这个预估的角度构造聚焦矩阵，通过聚焦矩阵把不同频带的信号聚焦到一个中心频率上，然后把它当成一个窄带信号来处理，这种方法的缺点是需要知道声源的预估角度，并且预估角度的选择对于算法的性能影响很大。

发明内容

本发明的目的在于，在保证精度基本不降低的情况下极大降低算法的运算量。

为达到上述目的，提出一种针对宽带声源的波达方向估计方法，该方法具体步骤包括：

步骤1)：从传声器阵列采集的声音数据中，选取一段声音数据X(n)＝[x₁(n)，...，x_P(n)]^T，其中，P表示传声器阵列中传声器的个数，P≥2；将该段声音数据X(n)均匀分成L帧，每帧的数据X_l(n)的长度为N，X(n)的数据长度为N×L，l＝1，...，L；n∈Z^*；

对每一帧声音数据X_l(n)做N点快速傅里叶变换，得到声音数据的频域表示X_l(k)＝[x_l1(k)，...，x_lP(k)]^T，其中k＝1，2，...，N/2；

步骤2)：根据所述的步骤1)得到的X_l(k)按照下式(1)计算传声器阵列中的两个传声器间相干函数的模平方η(k)；

η(k)=|γi,j(k)|2=|Φi,j(k)|2Φi,i(k)Φj,j(k)---(1)]]>