[发明专利]基于双微麦克风阵的声源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于双微麦克风阵的声源定位方法，将模拟人耳的双微麦克风阵列初次引入声源定位方法，同时，将空间聚类和能量分析的方法引入相位变换加权的可控响应功率声源定位算法，并结合微型阵的结构特点有效减少计算量。本发明提简单易懂、思路清晰，较好地改进了现在研究较少的微型阵声源定位算法。

技术领域

本发明涉及语音信号处理领域，具体涉及一种基于双微麦克风阵的声源定 位方法。

背景技术

近几十年来，高端数字助听器和人工耳蜗技术发展迅速，其中助听器更是 从听残者的专用器械逐步成为服务于优听功能的大众产品。随着助听器技术的 逐渐成熟，单纯的语音增强已不能满足大众的要求，语音识别及语音定位等相 关技术也在不断应用其中。通过对说话人的位置进行声源定位从而将数字助听 器指向说话人，能够定向地放大说话人的声音，去除无关噪声。

另一方面，与发展成熟的机器人视觉相比，机器人听觉也是近些年来急需 发展的研究内容。目前，对于机器人声源定位的研究并不完善，要么是放置在 机器人身上的麦克风阵列过大无法起到仿人耳的作用，要么就是麦克风太少导 致定位精度过低。

目前国内外在微型阵列的语音定位方面研究都不多，这对于现在不断小型 化的电子设备来说无疑是个问题。目前，声源定位技术主要采用基于时延估计 的方法，该方法原理简单易懂且计算方便简易。但是，基于时延估计的声源定 位方法抗混响抗噪声能力较差且在微型阵列上的精度差强人意。针对微型阵列 对于时延估计的精度限制问题，目前通常采用相位变换加权的可控响应功率 (SRP-PHAT)声源定位算法，该算法采取的是空间搜索的方式对声源进行定位， 精度较准但是计算量大，效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所解决的问题是如何解决相位变换加权的可 控响应功率(SRP-PHAT)声源定位算法过程中计算量大，效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种基于双微麦克风阵的 声源定位方法，将模拟人耳的双微麦克风阵列初次引入声源定位方法，同时， 将空间聚类和能量分析的方法引入相位变换加权的可控响应功率(SRP-PHAT) 声源定位算法，并结合微型阵的结构特点有效减少计算量，包括如下步骤：

(1)构建双边微型麦克风阵列并确定相关坐标位置，其过程如下：设立两 个相距16cm(人两耳之间大致距离)的微型麦克风阵，每个微型麦克风由4个 麦克风均匀分布在直径为4cm的圆上。由于在只有一个声源的房间里，第i个麦 克风接收到的信号可以表示为：

x_i(n)＝s(n)*h_i(n)+v_i(n)

其中，s(n)是声源信号，h_i(n)是房间的单位脉冲响应，v_i(n)是与s(n)不想关 的背景噪声，“*”是卷积符号。

可推导出8个麦克风的坐标分别为 s1(0,8,2),s2(2,8,0),s3(0,8,-2),s4(-2,8,0),s5(0,-8,2),s6(2,-8,0),s7(0 ,-8,-2),s8(-2,-8,0)。

(2)分别计算各麦克风接收到的语音信号的能量，比较两个微型阵列接收 到的平均能量，将空间以阵列中间平面为轴面一分为二，将能量较大的微型阵 的一边作为之后定位的范围，其过程如下：设第i个麦克风接收到的信号能量为

E_i＝∑x_i²(n)

左右耳接受到的信号能量总和分别为

比较左右耳接收到的能量大小，若右耳能量大，则将定位范围确定在右边 区域(即y0区域)；若左耳能量大，则确定在左边区域(y0区域)。