[发明专利]一种麦克风阵列声源空间实时定位方法

权利要求书

1.一种麦克风阵列声源空间实时定位方法，包括以下步骤：

首先，以麦克风阵列作为信号采集和输出设备，通过使用可控功率响应-相位变换(SRP-PHAT)法初步给出声源空间位置候选点；

其次，通过先验知识进行初步的候选点筛选，并使用可控功率响应-相位变换(SRP-PHAT)法计算候选点的可控功率响应输出；

随后，用改进的随机区域收缩(Stochastic Region Contraction,SRC)重新确定搜索边界，提高可控功率响应-相位变换法的效率，方法如下：

对筛选得到的候选点通过计算得到对应的可控功率响应输出，选取前N个最大值，在其对应的候选点中随机选取M个，随后从这些点出发重新确定搜索边界，然后在新的区域内重复进行这种选取和搜索，直至满足精度要求；

最后，计算剩余候选点的可控功率响应，选取最大的位置作为最终的声源估计位置；

其特征在于，所述N的值的选择以及之后的随机采样M值的确定与具体的麦克风阵列形状及房间尺寸有关，N的值的选择采用如下方式：

方式一，选为定值，M也选为定值；

方式二，每次都根据上一次的N个候选点对应的可控功率响应输出，挑选出其中比均值大的可控功率响应输出对应的候选点，其总数为N'，如果N-N'≤N'，则在这些候选点中随机挑选N-N'个作为候选点；如果N-N'>N'，则保留全部N'个候选点，当这些候选点的可控功率响应输出计算次数多于某个给定的阈值时停止选取和搜索。

2.根据权利要求1所述麦克风阵列声源空间实时定位方法，其特征在于，所述初步给出声源空间位置候选点是指确定全部声源的空间位置候选点，方法如下：

假设待搜索空间c的长宽高分别为X，Y，Z，网格间隔为δ，则网格点数即声源空间位置的候选点为N个。

3.根据权利要求1所述麦克风阵列声源空间实时定位方法，其特征在于，所述初步的候选点筛选是指初步降低候选点数目，方法如下：

假设麦克风阵列包含m个麦克风，则可得到位于s处的声源到麦克风阵列的到达时延向量TDOA_s＝[τ_1,2,s,τ_1,3,s,...,τ_1,m,s,τ_2,3,s,.....,τ_2,m,s,...,τ_m-1,m,s]^T，其中τ_i,j,s＝(d_i,s-d_j,s)/v为位于s处的声源到第i个麦克风和第j个麦克风的时延，v表示空气中声音传播速度，d_i,s表示位于s处的声源到第i个麦克风的物理距离，d_j,s表示位于s处的声源到第j个麦克风的物理距离；

定义采样点个数差(Sample number Difference，SD)向量为：

SD_s＝[sd_1,2,s,sd_1,3,s,...,sd_1,m,s,sd_2,3,s,...,sd_2,m,s,...,sd_m-1,m,s]^T

当信号采样频率为fs时，有：

sd_i,j,s＝round(fs·τ_i,j,s)

其中round表示对每个元素向最近的方向取整，如果某些候选点所求出的采样点差向量SD等同，则只保留其中任意一个候选点，删除其他候选点，避免重复计算；

进一步求出每两个候选点s1,s2之间的采样点个数差：

SD_s1,s2＝abs(SD_s1-SD_s2)

其中abs表示求取绝对值，并选出所有满足max(SD_s1,s2)≤threshold的候选点，只保留其中任意一个候选点，删除其他候选点，避免重复计算，Threshold定义为：

threshold=(15×λv×fs)]]>

其中，λ表示声音波长。