[发明专利]一种异常声音定位方法及定位装置

权利要求书

1.一种异常声音定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、传声器采集声音信号，所述传声器至少为四个，且分布在同一平面上；

步骤2、声音信号预处理；

2.1)将传声器采集的声音信号去除直流分量和趋势项；

2.2)对步骤2.1处理后的声音信号滤出高频杂波；

2.3)将步骤2.2处理后的声音信号采用谱减法去除工频干扰及谐波，然后对声音信号进行归一化处理，得到处理后的信号x(n)；

步骤3、标记为异常声音；

3.1)将预处理后的信号进行分帧处理；

3.2)基于信噪比判定，标记出异常声音；

计算每帧信号的平均功率l为帧长；

计算环境噪声的平均功率x₀(n)为环境噪声信号；

计算信噪比SNR＝P/N，以恒预警的方式对信噪比进行检测，如果超过预设门限，则标记为异常声音；

在异常标记点后的同一数据点处截取多个传声器的多个声音片段；

步骤4、采用基于反正切变换的HB加权广义互相关算法计算传声器阵列中任意两传声器之间的时延差；

4.1)在步骤3.2)截取的声音片段中，选取传声器1和传声器2的声音信号x₁(n)，x₂(n)，对其进行反正切变换；

X₁(n)＝arctan[kx₁(n)]

X₂(n)＝arctan[kx₂(n)]

其中，k为控制非线性变换程度的参数，k＞0；

4.2)用傅里叶变换计算信号X₁(n)的自功率谱密度信号X₂(n)的自功率谱密度信号X₁(n)与信号X₂(n)的互功率谱密度ω为角频率，则HB-GCC的加权函数为：

其中：0.5≤λ≤1；

加权后的互功率谱密度函数改变为：

4.3)对传声器1和传声器2信号之间的互功率谱密度函数做累加加权，累加加权函数为：

其中：m为帧数；

对求傅里叶反变换，即

其中：j为虚数单位；

4.4)峰值检测，互相关函数峰值位置处的τ值即为传声器1和传声器2间的时延差τ₂₁；

4.5)参照步骤4.1)至步骤4.4)，计算任意多个传声器之间的时延差τ₃₁,τ₄₁,τ₃₂,τ₄₂,τ₄₃；

5)计算声源的方位角俯仰角θ以及距离r；

式中，C＝340m/s，L传声器阵列边长。

2.根据权利要求1所述的异常声音定位方法，其特征在于：步骤4.2)中，λ随信噪比的改变而变化；

式中：σ表示现场环境下的信噪比，信噪比按照设定，表示信号的方差，表示现场环境下背景噪声的方差；σ₀、σ₁、λ₀和λ₁是按照实际情况确定的常数，且λ₁＞λ₀、σ₁≥σ₀。

3.根据权利要求2所述的异常声音定位方法，其特征在于，步骤3.1)中，将预处理后的信号进行分帧处理具体为：采用短帧长和短帧移，帧移设为帧长的1/4。

4.根据权利要求1或2或3所述的异常声音定位方法，其特征在于：步骤2.2)中，通过低通滤波器滤出高频杂波。

5.根据权利要求4所述的异常声音定位方法，其特征在于，还包括步骤6)：将步骤5)获取的声源位置信息传输到蓝牙模块，然后蓝牙模块将方位信息下发到显示模块进行显示。