[发明专利]一种声源定位方法

说明书

本发明公开了一种声源定位方法，属于声源定位技术领域，包括：步骤S1，接收原始声源信号，并处理得频率值；步骤S2，采用陷波设计公式处理得到每个预设方向上的波束系数；步骤S3，对原始声源信号进行扫描，随后根据波束系数，对扫描结果进行处理；步骤S4，处理得到多个预设方向上的陷波降噪量；步骤S5，将陷波降噪量中的最大值所对应的预设方向确定为原始声源信号中的期望声源的声源方向；有益效果是：不仅定位精度优于基于最大输出功率的延迟累加波束形成算法的定位精度，而且算法整体运算量较小，适合实时在线声源定位。

技术领域

本发明涉及声源定位技术领域，尤其涉及一种声源定位方法。

背景技术

声源定位技术可以分为两大类，即声阵列(也叫传声器阵列或麦克风阵列)声源定位和声强探头声场测试。声源定位技术可用于噪声源定位、异音异响测试、语音增强、机器人声音定位、飞机噪声测试和电力设备监测等领域中。

在即声阵列声源定位中，通过采集目标物发出的声音信号，并对该声音信号进行特定的算法运算，从而确定该目标物相对于声音采集装置的位置。声源定位的准确性决定了后续波束形成、盲源分离等语音增强算法性能。

常用的基于最大输出功率的可控波束形成方法，将麦克风阵列所收到的声音信号进行滤波并求和从而形成波束，然后通过搜索声源可能的位置来改变该波束，最后通过修改权值使麦克风阵列的信号输出功率达到最大，该最大值所对应的方向就是声源位置方向。基于最大输出功率的可控波束形成定位算法主要分为延迟累加波束形成算法和自适应波束形成算法。延迟累加波束形成算法的权值的选取与麦克风接收到的信号的相位差有关，该算法的运算量较小、信号失真小但抗噪性能差。自适应波束形成算法因为加入了自适应滤波且需要进行全局搜索，因而运算量较大，虽然采用一些迭代方法能够减少运算量，但是由于没有有效的全局峰值而收敛于几个局部极大值，且对初始搜索值敏感。基于最大输出功率的可控波束形成算法从本质上看是最大似然估计算法，因而需要获得背景噪声以及目标声源信号的先验知识，然而在实际的应用环境下，目标声源以及噪声的先验知识难以获取，这就需要解决非线性优化问题，从而目标函数会出现多个局部极点的问题，即得到的解都是局部最优，所以在实际应用中基于最大输出功率的可控波束形成定位算法受到了相应的限制，不能有效满足实时在线声源的定位。

发明内容

根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种声源定位方法，该方法提出一种空间陷波区域可调的陷波设计方法，并通过陷波降噪量大小来判定声源的方向，对声源进行定位，不仅定位精度优于基于最大输出功率的延迟累加波束形成算法的定位精度，而且算法整体运算量较小，适合实时在线声源定位。

上述技术方案具体包括：

一种声源定位方法，其中包括：

步骤S1，通过线性麦克风阵列接收声源产生的原始声源信号，并处理得到所述原始声源信号的频率值；

步骤S2，根据预先设置的多个接收方向、所述线性麦克风阵列的阵列属性以及所述频率值，采用陷波设计公式处理得到每个所述预设方向上的波束系数；

步骤S3，按照多个所述预设方向，对所述线性麦克风阵列采集到的所述原始声源信号进行扫描，随后根据所述波束系数，对扫描结果进行处理得到多个所述预设方向上的陷波波束；

步骤S4，根据所述陷波波束和所述原始声源信号处理得到多个所述预设方向上的陷波降噪量；

步骤S5，将所述陷波降噪量中的最大值所对应的预设方向确定为所述原始声源信号中的期望声源的声源方向。

优选地，其中，所述陷波设计公式为：

其中，

ω＝2πf，f用于表示期望声源的所述频率值；

d(ω,θ)用于表示根据ω和θ形成的导向向量；