[发明专利]基于麦克风阵列的声源定位方法、装置及存储介质

权利要求书

1.一种基于麦克风阵列的声源定位方法，其特征在于，所述方法包括：

建立麦克风阵列中每个子阵列对应的子阵列坐标系，所述麦克风阵列包括n个子阵列，所述n个子阵列存在子阵列坐标系不同的至少两个子阵列，所述n为大于1的整数；

对于每个子阵列，使用时延估计算法计算声源在对应的子阵列坐标系中的子阵列坐标位置；

将所述声源在每个子阵列对应的子阵列坐标位置转换至公共坐标系；

根据所述声源在所述公共坐标系中转换后得到的坐标位置确定声源位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述n个子阵列包括如下类型的子阵列中的至少一种：

尺寸包括至少两种孔径的子阵列，所述孔径是指每个子阵列中相邻麦克风阵元之间的距离；

不共面的至少两个子阵列；

外接圆的圆心不同的至少两个子阵列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述n个子阵列包括直角三角形子阵列和/或等边三角形子阵列。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述使用时延估计算法计算声源在对应的子阵列坐标系中的子阵列坐标位置，包括：

使用广义互相关GCC算法和前置滤波器计算声源在对应的子阵列坐标系中的子阵列坐标位置；

其中，所述前置滤波器包括在相位变换PHAT加权函数或Roth加权函数的基础上附加的权值滤波；所述权值滤波的上限频率值和下限频率值根据所述子阵列中麦克风阵元之间的孔径确定，且所述权值滤波的波形为单锯齿形。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述使用GCC算法和前置滤波器计算声源在对应的子阵列坐标系中的子阵列坐标位置，包括：

对于所述子阵列中相邻的两个麦克风阵元，根据所述两个麦克风阵元之间的孔径确定对应的权值滤波；

将所述权值滤波与PHAT加权函数或者Roth加权函数相乘，得到所述两个麦克风阵元前置滤波器，所述PHAT加权函数为所述两个麦克风阵元之间的互功率谱函数的绝对值的倒数；所述Roth加权函数为所述声源发出的声信号的自功率谱函数的倒数；

将所述前置滤波器作为所述GCC算法中的加权函数，计算所述两个麦克风阵元之间的最小延时差；根据所述子阵列中每对相邻的两个麦克风阵元之间的最小延时差确定所述声源的所述子阵列坐标位置。

6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述将所述声源在每个子阵列对应的子阵列坐标位置转换至公共坐标系，包括：

以声源所在空间中的任意一点为坐标原点建立所述公共坐标系；

对于所述n个子阵列中的每个子阵列，通过预设的绕轴旋转变换矩阵和所述子阵列坐标位置确定所述声源在所述公共坐标系中的方位角和俯仰角；

根据所述声源在对应的子阵列坐标系中的子阵列坐标位置、以及所述子阵列坐标系的原点与所述公共坐标系的原点之间的偏移向量确定所述声源与所述公共坐标系的原点之间的距离。

7.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述将所述声源在每个子阵列对应的子阵列坐标位置转换至公共坐标系，包括：

以声源所在空间中的任意一点为坐标原点建立所述公共坐标系；

获取每个子阵列坐标系的原点在所述公共坐标系中的原点坐标位置；

基于最小二乘法根据所述原点坐标位置和所述子阵列坐标位置确定所述声源在所述公共坐标系中的第一维度坐标位置的期望值和第二维度坐标位置的期望值；

根据所述第一维度坐标位置的期望值、所述第二维度坐标位置的期望值、每个子阵列坐标系的原点坐标位置和所述子阵列坐标位置确定所述声源在所述公共坐标系中的第三维度坐标位置的期望值；

根据所述第一维度坐标位置的期望值、所述第二维度坐标位置的期望值和所述第三维度坐标位置的期望值确定所述声源在所述公共坐标系中的方位角、俯仰角和所述声源与所述公共坐标系的原点之间的距离。