[发明专利]基于麦克风阵列的声源定位方法、装置和计算机设备

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，所述麦克风阵列包括2个麦克风子阵列，所述声源定位方法包括：

获取各所述麦克风子阵列分别对应的子阵列坐标系，以及各所述麦克风子阵列共同对应的公共坐标系，并获取声音信号；

对所述声音信号进行预处理；

使用SRP-PHAT算法对预处理后的声音信号进行计算，得到声源在各所述子阵列坐标系中分别对应的方向向量；

分别将各所述方向向量和各所述子阵列坐标系的原点归化到所述公共坐标系中，按照预设规则计算得到所述声源在所述公共坐标系中的位置坐标；

根据所述位置坐标确定所述声源的位置；

其中，所述麦克风子阵列呈正多面体布置，所述获取各所述麦克风子阵列分别对应的子阵列坐标系，以及各所述麦克风子阵列共同对应的公共坐标系，并获取声音信号的步骤之前，包括：

以所述麦克风子阵列对应的正多面体的几何中心为原点，分别建立与各所述麦克风子阵列对应的直角坐标系；

以两个所述麦克风子阵列对应的正多面体的几何中心连线的中点为原点建立直角坐标系，得到所述公共坐标系；

所述分别将各所述方向向量和各所述子阵列坐标系的原点归化到所述公共坐标系中，按照预设规则计算得到所述声源在所述公共坐标系中的位置坐标的步骤，包括：

分别将各所述方向向量和各所述子阵列坐标系的原点归化到所述公共坐标系中，得到各所述方向向量分别对应的方向坐标：

，，

以及各所述子阵列坐标系的原点坐标：（x₁,y₁,z₁）、（x₂,y₂,z₂）；

根据各所述方向坐标和各所述子阵列坐标系的原点坐标分别联立直线方程，组合得到直线方程组：，

其中，所述直线方程组包括两个直线方程，一个直线方程对应一个所述子阵列坐标系，， R为两个所述麦克风子阵列对应的正多面体的几何中心距离；

根据所述直线方程组，判断各所述直线方程对应的直线是否异面；

若各所述直线方程对应的直线共面，则判断各所述直线方程对应的直线的交点是否位于预设角度范围，所述预设角度范围为声源可能出现的区域；

若各所述直线方程对应的直线的交点是位于预设角度范围，则将所述交点的坐标作为所述声源在所述公共坐标系中的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的声源定位方法，其特征在于，所述根据所述直线方程组，判断各所述直线方程对应的直线是否异面的步骤之后，包括：

若各所述直线方程对应的直线异面，则判断各所述直线的公垂线的长度是否小于两个所述麦克风子阵列对应的几何中心距离；

若各所述直线的公垂线的长度小于两个所述麦克风子阵列对应的几何中心距离，则判断所述公垂线的中点的坐标是否位于所述预设角度范围；

若所述公垂线的中点的坐标是位于所述预设角度范围，则将所述公垂线的中点的坐标作为所述声源在所述公共坐标系中的位置坐标。

3.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的声源定位方法，其特征在于，所述使用SRP-PHAT算法对预处理后的声音信号进行计算，得到声源在各所述子阵列坐标系中分别对应的方向向量的步骤，包括：

按照参照角度范围，各所述子阵列坐标系分别均匀选取若干个初始方向向量，其中，一组所述初始方向向量对应一个所述子阵列坐标系，所述参照角度范围为预先设定的角度范围；

将各所述初始方向向量和所述声音信号代入SRP-PHAT表达式中，计算得到各所述初始方向向量对应的SRP-PHAT值；

从各所述子阵列坐标系对应的若干个所述SRP-PHAT值中，筛选出峰值最大的SRP-PHAT值所对应的初始方向向量，作为对应的所述子阵列坐标系的所述方向向量。

4.根据权利要求1所述的基于麦克风阵列的声源定位方法，其特征在于，所述对所述声音信号进行预处理的步骤，包括：

将所述声音信号做短时傅里叶变换，得到二次声音信号；

对所述二次声音信号做多通道WPE去混响，得到所述预处理后的声音信号。