[发明专利]基于双谱加权空间相关矩阵的语音声源定位方法

权利要求书

1.一种基于双谱加权空间相关矩阵的语音声源定位方法，包括下列步骤：

步骤a：通过麦克风阵列采集带噪声的多路语音信号，把各路带噪语音信号分别分帧，在每一帧上计算各路时域信号与第一路麦克风信号之间的互双谱值；

步骤b：在双谱域上，计算各路麦克风与第一路麦克风之间的双谱相位差；

步骤c：在双谱域上，利用第一路麦克风信号与自身的互双谱值估计双谱单元权重；

步骤d：定义候选方位集合；

步骤e：根据双谱相位差和双谱单元权重，构造针对当前候选方位的双谱加权空间相关矩阵；

步骤f：基于双谱加权空间相关矩阵特征值，计算针对当前候选方位的声源方位代价函数；

步骤g：重复步骤e～步骤f，直到遍历候选方位集合中所有候选方位。根据声源方位代价函数最大值所对应的方位，得到语音声源方位的估计。

2.如权利要求1的声源定位方法，其中，步骤a包括使用直接的双谱估计法或间接的双谱估计法，通过各路麦克风所接收到的数字观测信号，计算各路时域信号与第一路麦克风信号之间的原始互双谱值。

3.如权利要求2的声源定位方法，其中，步骤a包括采用时间平滑策略对权利要求2中各路时域信号与第一路麦克风信号之间的原始互双谱值进行后处理：

其中，为第t帧第m路麦克风信号与第一路麦克风信号之间的互双谱值，为第t帧第m路麦克风信号与第一路麦克风信号之间的原始互双谱值，0≤α＜1为平滑因子。

4.如权利要求1的声源定位方法，其中，步骤b包括使用下列两个等式计算各路麦克风与第一路麦克风信号之间的双谱相位差：

其中，I_m1(Ω₁，Ω₂)为第m路麦克风与第一路麦克风信号之间的双谱相位差，[·]^*为共轭算子，|·|为取模算子。

5.如权利要求1的声源定位方法，其中，步骤c所述利用第一路麦克风信号与自身之间的互双谱值估计双谱单元权重包括：

设定第t帧第一路麦克风信号与自身之间的互双谱值为那么，估计双谱单元权重包括下述步骤：

步骤c1：根据和估计第t帧第一路麦克风信号的双谱先验信噪比；

步骤c2：双谱单元权重被计算为双谱先验信噪比和的函数。

6.如权利要求1的声源定位方法，其中，步骤e所述构造针对当前候选方位的双谱加权空间相关矩阵，包括下述步骤：

步骤e1：根据各路麦克风与第一路麦克风之间的双谱相位差，计算复数域的双谱相位差向量；

步骤e2：根据当前候选方位，计算双谱相位差补偿向量；

步骤e3：根据双谱相位差向量和双谱相位差补偿向量，计算补偿后双谱相位差向量；

步骤e4：根据补偿后双谱相位差向量和双谱单元权重，构造针对当前候选方位的原始双谱加权空间相关矩阵；

步骤e5：采用时间平滑策略对原始双谱加权空间相关矩阵进行后处理。

7.如权利要求1或6的声源定位方法，其中，步骤e5所述采用时间平滑策略对原始双谱加权空间相关矩阵进行后处理，包括：

其中，R(θ)为针对当前候选方位θ的双谱加权空间相关矩阵，为原始双谱加权空间相关矩阵，0≤β＜1为平滑因子。

8.如权利要求1的声源定位方法，其中，步骤f所述计算针对当前候选方位的声源方位代价函数，包括：

设定针对当前候选方位θ的双谱加权空间相关矩阵为R(θ)，且麦克风阵列共包含M个麦克风，R(θ)的M个复数特征值按照模值从大到小排列为|λ₁(θ)|≥|λ₂(θ)|≥...≥|λ_M(θ)|，那么，针对当前候选方位θ的声源方位代价函数定义为M个复数特征值的函数。

9.如权利要求1的声源定位方法，其中，步骤g所述根据声源方位代价函数最大值所对应的方位，得到语音声源方位的估计，包括：

设定所有的候选方位组成候选方位集合Θ，针对当前候选方位θ的声源方位代价函数为J(θ)，那么语音声源方位被估计为：

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