[发明专利]一种两级MUSIC麦克风阵列测向方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种基于麦克风阵列实现多个语音信号的方位角和俯仰角测量方法。

背景技术

麦克风阵列测向是语音信号处理的主要研究内容之一。语音信号的方位角估计广泛应用于视频会议、声源位置定位和跟踪以及语音信号增强等领域。当只有一个语音源信号时，方位角估计相对简单，然而当有多个语音源同时存在时，如何实现语音源的角度估计与跟踪则是一个比较困难的问题。因为当有多个语音信号同时存在时，每个语音信号出现的时间不同，占据的频带不同，这都是语音信号测向时必须考虑的实际问题。

基于传统空间谱估计的宽带信号测向方法主要分为非相干子空间和相干子空间法。前者通过对宽带信号进行子带分解，对每一个子带信号进行窄带信号空间谱估计，实现相对简单。相干子空间法则是通过对每一个子带信号进行聚焦变换，变换到参考频率点，再在参考频率处实施窄带空间谱估计。相干子空间法不仅要计算聚焦变换矩阵，而且还要选择参考频率，因此实现相对复杂，其处理性能直接取决于聚焦矩阵的计算。前述两种方法在解决多个宽带语音信号的实时测向问题仍存在不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现多个语音信号精确测向问题的麦克风阵列测向方法，可用于通信或雷达等基于阵列天线实现宽带辐射源测向等领域。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种两级MUSIC麦克风阵列测向方法，包括以下步骤：由N个阵元组成的麦克风阵列接收空间远场声源信号，

步骤1、获取麦克风阵列的采样数据X_N×TotalK；

其中，N为阵列的阵元数，TotalK为语音数据处理长度；

步骤2、对采样数据进行分段，得到分段麦克风阵列数据SegX_{N×(Nseg×SubK)}；

其中，Nseg为数据分段数，SubK为子段数据长度，OlapK为相邻子段数据重叠长度；

步骤3、获取频域分段阵列数据

分别对每个通道的每个子段数据进行离散傅里叶变换，得到频域分段麦克风阵列数据：

其中，第i通道的第l子段数据的傅里叶变换过程如下：

x~i,(SubK-Olap)×(l-1)+1x~i,(SubK-Olap)×(l-1)+2···x~i,(SubK-Olap)×(l-1)+SubK,=FFT{xi,(SubK-Olap)×(l-1)+1xi,(SubK-Olap)×(l-1)+2···xi,(SubK-Olap)×(l-1)+SubK},i=1,...,N;]]>