[发明专利]一种基于麦克风阵列的多旋翼无人机声信号增强方法

权利要求书

1.一种基于麦克风阵列的多旋翼无人机声信号增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用麦克风阵列对监测现场进行同步多通道音频信号采集；

步骤2、对步骤1采集到的多通道音频数据信号进行线谱增强处理，并检测出多旋翼无人机声信号线谱所在的数据帧；具体为：

步骤2-1、针对每个通道的音频数据信号，进行预加重处理，其中采用的传递函数H(z)为：

H(z)＝1-α”z^-1

式中，α”代表预加重系数，z为复频域的空间变量，包含实数部分与虚数部分；预加重处理的公式为：

y(n')＝x(n')-α”x(n'-1)

式中，x(n')表示原始数据时间序列上的第n'个点，y(n')表示预加重后时间序列上的第n'个点；

步骤2-2、对步骤2-1预加重处理后的每个通道的音频数据信号进行自适应线谱增强处理；具体为：

步骤2-2-1、根据环境背景噪声与多旋翼无人机声信号各自的自相关函数选取时间延迟τ_m；具体为：记环境背景噪声的自相关函数为g(τ)，多旋翼无人机声信号的自相关函数为f(τ)，τ表示时间，选取在保持多旋翼无人机声信号具有相关性的同时使得环境噪声去相关的时间延迟τ，记时间延迟为τ_m；

步骤2-2-2、针对每个通道预加重处理后的音频数据信号，进行自适应线谱增强处理；具体为：

假设自适应滤波器长度为l，τ_m对应的延时样点数为M，某通道的时域音频数据信号为a＝[a₁,a₂,a₃…,a_n]^T，其中n表示当前通道中的数据样点数；

在自适应滤波器的第k次迭代中，滤波器权值矢量为w_k＝[w_1k,w_2k,…,w_Lk]^T，期望信号d_k＝x_k-M，其中，k＝M+1,M+2,…,n-L+M；第k次迭代计算中，自适应滤波器的输入信号为a_k＝[a_k,a_k+1,…,a_k+L-1]^T，自适应滤波器的输出信号b_k-M为：

则自适应滤波器输出误差为：

e_k＝d_k-b_k-M

每次迭代权值矢量更新公式为：

w_k+1＝w_k+μ”'·e_k·a_k

上式中，μ”'表示收敛步长，对每个通道上的时域音频数据依次循环迭代，获得线谱增强结果为：

b＝[b₁,b₂…,b_n-L]^T

步骤2-3、对步骤2-2自适应线谱增强处理后参考通道的音频数据信号进行多级背景均衡处理；其中参考通道为多通道中的任意一个通道；

步骤2-4、对步骤2-3多级背景均衡处理后的音频数据信号进行双门限检测，检测出所有通道中多旋翼无人机声信号线谱所在数据帧；

步骤3、通过求取时延估计估算步骤2获得的每个数据帧的声源方向，并对声源方向进行聚类分析，判断每个数据帧的声源类型；

步骤4、利用广义旁瓣对消技术，对步骤3获得的声源类型为多旋翼无人机声源的信号进行增强处理。

2.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的多旋翼无人机声信号增强方法，其特征在于，步骤2-2-2所述自适应线谱增强处理中，采用的自适应算法为最小均方误差法。